[發明專利]一種基于校正值誤差加權的改進DV-Hop定位方法

有效

• 申請號: 201310285399.8
• 申請日: 2013-07-08
• 公開（公告）號: CN103402255A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 顧燕;季必曄;郭潔;李旭杰
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李玉平

技術領域

本發明涉及一種基于校正值誤差加權的改進DV-Hop定位方法，屬于無線傳感器網絡技術領域。

背景技術

無線傳感器網絡由大量部署在監測區域內的廉價微型傳感器節點組成。各節點能夠相互協作地感知、采集監測區域內的信息，并通過無線方式發送給用戶。因為在許多實際應用中不知道位置信息的數據往往毫無意義，所以在無線傳感器網絡眾多研究中，節點定位是必不可缺的環節。由于節點能量有限，因此設計高定位精度、無需額外硬件條件、計算量適中的定位算法具有現實意義。

根據是否需要測量節點間實際的距離可以將定位算法分為基于測距的定位和非測距的定位兩種。基于測距的定位算法需要通過額外的硬件裝置測量節點間的距離或角度信息，然后再使用三邊測量法、三角測量法等計算節點的位置。典型的基于測距的定位算法有：RSSI、TOA、TDOA、AOA等。基于非測距的定位算法只需要利用節點間跳數等信息并加以簡單運算就可以估計出節點間的距離，主要算法包括有質心、凸規劃、DV-Hop、MDS-MAP等。基于測距的算法定位精度比基于非測距的算法要高，但是所需成本、節點的能量消耗也會較大，基于非測距的定位算法通過研究與改進，不少已經可以滿足無線傳感器網絡的定位需求。

在基于非測距的算法中，利用距離矢量路由和節點間跳數的DV-Hop(Distance?Vector?Hop)算法實現簡單，整個算法的定位過程通過節點的平均每跳距離、跳數和定位計算方法就可以得到未知節點的定位坐標，算法成本低，計算和通信開銷適中，對硬件要求較低，適用于分布式網絡，擴展性好。但是DV-Hop算法也依然存在著一些不足之處，比如算法中未知節點僅利用離它最近錨節點的校正值作為平均每跳距離，會使節點間的估計距離和最終的定位計算產生較大的誤差。在定位計算時隨機選取的錨節點組合也會對定位精度造成較大的影響。

DV-Hop算法的核心是利用節點間的估計距離代替實際測量距離，而估計距離則是通過未知節點與錨節點之間跳數和平均每跳距離相乘來得到，之后通過節點間的估計距離與錨節點的坐標計算未知節點的定位坐標。DV-Hop算法由三個階段組成：

第一步：獲得節點間的最小跳數

錨節點以廣播的方式向鄰居節點發送包括跳數字段的自身位置信息元組，跳數字段的初值設為0，接收節點接收到該信息元組后將跳數加1并記錄下該錨節點的位置和跳數，將該元組轉發給它的鄰居節點。若節點接收到多個來自同一信標節點的元組，則節點只保留跳數最小的元組信息，通過這種方法網絡中每個節點都能夠記錄下自己到每個錨節點的最小跳數，并獲得錨節點的位置信息。

第二步：估算未知節點與錨節點之間的距離

每個錨節點在得到網絡中其余錨節點坐標和它們之間的最小跳數，計算自己的平均每跳距離，也稱為網絡校正值：