能量分簇傳感器網絡距離誤差校正MDS-MAP定位算法
發(fā)布時間：2020-12-22 11:39
經典MDS-MAP算法在無線傳感器網絡定位中存在誤差較大及計算量隨網絡規(guī)模增大而急劇增加的缺點。該文設計了基于自身和鄰居節(jié)點剩余能量大小的成簇方法,形成的簇具有適當節(jié)點連接度和簇大小,降低了下一步定位算法的計算量和誤差。然后對于僅有連通信息的簇內節(jié)點,利用時間差測距方法獲得簇首與其他單跳節(jié)點間距離。提出多跳節(jié)點間距離誤差校正算法,利用相鄰節(jié)點的幾何關系及節(jié)點連接度信息,獲得簇內多跳間隔節(jié)點距離。采用多維標度技術計算各簇內節(jié)點相對坐標,融合簇間坐標并通過錨節(jié)點轉換為絕對坐標,最終實現節(jié)點的定位。所提方法通過能量分簇及多跳間隔節(jié)點加權幾何距離校正算法,相對于經典多維標度算法定位提供更準確的節(jié)點間距離信息,能夠在進一步提高定位精度的基礎上降低無線傳感器網絡定位功耗。
【文章來源】：電子與信息學報. 2017年07期 北大核心
【文章頁數】：6 頁
【部分圖文】：
節(jié)點A,D在BC兩側構成的四邊形
第7期田洪亮等：能量分簇傳感器網絡距離誤差校正MDS-MAP定位算法1737圖1節(jié)點A,D在BC兩側構成的四邊形圖2四邊形中求解方程組得到的干擾解D'圖3干擾解的消除方法：引入輔助節(jié)點E3.2基于幾何關系的距離誤差校正由于硬件水平以及干擾等因素的存在，在具體應用時鄰居節(jié)點間的測距會產生誤差，使上述計算過程得不到相等解，因此需要對上述方法進行誤差校正。具體的校正方法是：首先利用定義的誤差函數排除掉干擾解，再根據節(jié)點密度等因素對求得的多個帶有誤差的距離值進行加權，得到AD距離的估計值。假設A,D節(jié)點間有若干個可與A,D節(jié)點構成四邊形的鄰居節(jié)點對，這些符合條件的節(jié)點對可以構成m個滿足上述條件的四邊形。這樣按照上述方法求解就得到了2m個AD間距離的解，其中有m個有誤差的估測值，m個干擾解。為了排除掉干擾解，定義誤差函數為(())21()min,m'iiieuuquq==∑(4)根據對m個四邊形的幾何關系求解，得出的q的取值范圍在(()11min,,,,,,''mmqqqq())11max,,,,,''mmqqqq之間，再從m對解中利用誤差函數得到最接近bestq的m個解，這樣就排除了m個干擾解。下一步通過加權法求得q的估計值。一般情況下，節(jié)點密度越大，測距的準確性越大，因此將節(jié)點密度大的解設置的權值較大，節(jié)點密度可以用節(jié)點連接度C來表示，具體的加權求解公式為()11(1)miuiviimiiqCCmqC==+=∑∑(5)其中，viC,uiC為對ADL求解時，與AD構成四邊形的兩個輔助節(jié)點的節(jié)點連接度。這樣就得到了AD間距離的估計值q。3.3幾何關系條件不足的節(jié)點距離估算若節(jié)點間無法構成多個四邊形，需要應用3.2節(jié)方法借用其他能夠構成四邊形的節(jié)點對多跳節(jié)點距離進行估算，再利用估算出?
第7期田洪亮等：能量分簇傳感器網絡距離誤差校正MDS-MAP定位算法1737圖1節(jié)點A,D在BC兩側構成的四邊形圖2四邊形中求解方程組得到的干擾解D'圖3干擾解的消除方法：引入輔助節(jié)點E3.2基于幾何關系的距離誤差校正由于硬件水平以及干擾等因素的存在，在具體應用時鄰居節(jié)點間的測距會產生誤差，使上述計算過程得不到相等解，因此需要對上述方法進行誤差校正。具體的校正方法是：首先利用定義的誤差函數排除掉干擾解，再根據節(jié)點密度等因素對求得的多個帶有誤差的距離值進行加權，得到AD距離的估計值。假設A,D節(jié)點間有若干個可與A,D節(jié)點構成四邊形的鄰居節(jié)點對，這些符合條件的節(jié)點對可以構成m個滿足上述條件的四邊形。這樣按照上述方法求解就得到了2m個AD間距離的解，其中有m個有誤差的估測值，m個干擾解。為了排除掉干擾解，定義誤差函數為(())21()min,m'iiieuuquq==∑(4)根據對m個四邊形的幾何關系求解，得出的q的取值范圍在(()11min,,,,,,''mmqqqq())11max,,,,,''mmqqqq之間，再從m對解中利用誤差函數得到最接近bestq的m個解，這樣就排除了m個干擾解。下一步通過加權法求得q的估計值。一般情況下，節(jié)點密度越大，測距的準確性越大，因此將節(jié)點密度大的解設置的權值較大，節(jié)點密度可以用節(jié)點連接度C來表示，具體的加權求解公式為()11(1)miuiviimiiqCCmqC==+=∑∑(5)其中，viC,uiC為對ADL求解時，與AD構成四邊形的兩個輔助節(jié)點的節(jié)點連接度。這樣就得到了AD間距離的估計值q。3.3幾何關系條件不足的節(jié)點距離估算若節(jié)點間無法構成多個四邊形，需要應用3.2節(jié)方法借用其他能夠構成四邊形的節(jié)點對多跳節(jié)點距離進行估算，再利用估算出?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]無線傳感器網絡靜態(tài)節(jié)點定位算法綜述[J]. 李建坡,鐘鑫鑫,徐純. 東北電力大學學報. 2015(02)
[2]面向物聯網的無線傳感器網絡綜述[J]. 錢志鴻,王義君. 電子與信息學報. 2013(01)
[3]物聯網技術與應用研究[J]. 錢志鴻,王義君. 電子學報. 2012(05)
[4]多維標度定位算法研究[J]. 羅莉瓊,羅娟. 信息技術. 2011(04)
[5]基于剩余能量和節(jié)點度的無線傳感器網絡分簇算法[J]. 傅菊平,齊小剛. 計算機應用研究. 2011(01)
[6]分布式無線傳感器網絡定位算法MDS-MAP（D）[J]. 馬震,劉云,沈波. 通信學報. 2008(06)
本文編號：2931700
【文章來源】：電子與信息學報. 2017年07期 北大核心
【文章頁數】：6 頁
【部分圖文】：
節(jié)點A,D在BC兩側構成的四邊形
第7期田洪亮等：能量分簇傳感器網絡距離誤差校正MDS-MAP定位算法1737圖1節(jié)點A,D在BC兩側構成的四邊形圖2四邊形中求解方程組得到的干擾解D'圖3干擾解的消除方法：引入輔助節(jié)點E3.2基于幾何關系的距離誤差校正由于硬件水平以及干擾等因素的存在，在具體應用時鄰居節(jié)點間的測距會產生誤差，使上述計算過程得不到相等解，因此需要對上述方法進行誤差校正。具體的校正方法是：首先利用定義的誤差函數排除掉干擾解，再根據節(jié)點密度等因素對求得的多個帶有誤差的距離值進行加權，得到AD距離的估計值。假設A,D節(jié)點間有若干個可與A,D節(jié)點構成四邊形的鄰居節(jié)點對，這些符合條件的節(jié)點對可以構成m個滿足上述條件的四邊形。這樣按照上述方法求解就得到了2m個AD間距離的解，其中有m個有誤差的估測值，m個干擾解。為了排除掉干擾解，定義誤差函數為(())21()min,m'iiieuuquq==∑(4)根據對m個四邊形的幾何關系求解，得出的q的取值范圍在(()11min,,,,,,''mmqqqq())11max,,,,,''mmqqqq之間，再從m對解中利用誤差函數得到最接近bestq的m個解，這樣就排除了m個干擾解。下一步通過加權法求得q的估計值。一般情況下，節(jié)點密度越大，測距的準確性越大，因此將節(jié)點密度大的解設置的權值較大，節(jié)點密度可以用節(jié)點連接度C來表示，具體的加權求解公式為()11(1)miuiviimiiqCCmqC==+=∑∑(5)其中，viC,uiC為對ADL求解時，與AD構成四邊形的兩個輔助節(jié)點的節(jié)點連接度。這樣就得到了AD間距離的估計值q。3.3幾何關系條件不足的節(jié)點距離估算若節(jié)點間無法構成多個四邊形，需要應用3.2節(jié)方法借用其他能夠構成四邊形的節(jié)點對多跳節(jié)點距離進行估算，再利用估算出?
第7期田洪亮等：能量分簇傳感器網絡距離誤差校正MDS-MAP定位算法1737圖1節(jié)點A,D在BC兩側構成的四邊形圖2四邊形中求解方程組得到的干擾解D'圖3干擾解的消除方法：引入輔助節(jié)點E3.2基于幾何關系的距離誤差校正由于硬件水平以及干擾等因素的存在，在具體應用時鄰居節(jié)點間的測距會產生誤差，使上述計算過程得不到相等解，因此需要對上述方法進行誤差校正。具體的校正方法是：首先利用定義的誤差函數排除掉干擾解，再根據節(jié)點密度等因素對求得的多個帶有誤差的距離值進行加權，得到AD距離的估計值。假設A,D節(jié)點間有若干個可與A,D節(jié)點構成四邊形的鄰居節(jié)點對，這些符合條件的節(jié)點對可以構成m個滿足上述條件的四邊形。這樣按照上述方法求解就得到了2m個AD間距離的解，其中有m個有誤差的估測值，m個干擾解。為了排除掉干擾解，定義誤差函數為(())21()min,m'iiieuuquq==∑(4)根據對m個四邊形的幾何關系求解，得出的q的取值范圍在(()11min,,,,,,''mmqqqq())11max,,,,,''mmqqqq之間，再從m對解中利用誤差函數得到最接近bestq的m個解，這樣就排除了m個干擾解。下一步通過加權法求得q的估計值。一般情況下，節(jié)點密度越大，測距的準確性越大，因此將節(jié)點密度大的解設置的權值較大，節(jié)點密度可以用節(jié)點連接度C來表示，具體的加權求解公式為()11(1)miuiviimiiqCCmqC==+=∑∑(5)其中，viC,uiC為對ADL求解時，與AD構成四邊形的兩個輔助節(jié)點的節(jié)點連接度。這樣就得到了AD間距離的估計值q。3.3幾何關系條件不足的節(jié)點距離估算若節(jié)點間無法構成多個四邊形，需要應用3.2節(jié)方法借用其他能夠構成四邊形的節(jié)點對多跳節(jié)點距離進行估算，再利用估算出?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]無線傳感器網絡靜態(tài)節(jié)點定位算法綜述[J]. 李建坡,鐘鑫鑫,徐純. 東北電力大學學報. 2015(02)
[2]面向物聯網的無線傳感器網絡綜述[J]. 錢志鴻,王義君. 電子與信息學報. 2013(01)
[3]物聯網技術與應用研究[J]. 錢志鴻,王義君. 電子學報. 2012(05)
[4]多維標度定位算法研究[J]. 羅莉瓊,羅娟. 信息技術. 2011(04)
[5]基于剩余能量和節(jié)點度的無線傳感器網絡分簇算法[J]. 傅菊平,齊小剛. 計算機應用研究. 2011(01)
[6]分布式無線傳感器網絡定位算法MDS-MAP（D）[J]. 馬震,劉云,沈波. 通信學報. 2008(06)
本文編號：2931700
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