[發(fā)明專利]基于小波神經(jīng)的DV?Hop無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410193590.4
• 申請(qǐng)日: 2014-05-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103929810B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣敏蘭;胡娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W64/00
• 分類號(hào): H04W64/00;H04W84/18
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11340
• 代理人: 韓洪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于小波神經(jīng)的DV-Hop無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法。

背景技術(shù)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)定位技術(shù)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要支撐技術(shù)之一，定位的過(guò)程是利用少數(shù)位置已知的節(jié)點(diǎn)，按照某種算法或者某種機(jī)制確定未知節(jié)點(diǎn)的位置。在這些算法中，一類是基于硬件測(cè)距的定位算法，這類算法需要RSSI、AOA、TOA或TDOA等技術(shù)測(cè)量節(jié)點(diǎn)間點(diǎn)到點(diǎn)的距離或者角度信息，然后再使用三邊測(cè)量、三角測(cè)量或最大似然估計(jì)法等方法來(lái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的位置；另一類是不需要額外硬件測(cè)距技術(shù)支持的定位算法，只需根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連通性等信息對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，常用的定位技術(shù)有Centroid、CONVEXPROGRAMMING、APIT和DV-Hop等。基于測(cè)距的定位算法，雖然能夠獲得相對(duì)較高的定位準(zhǔn)確度，但硬件測(cè)距需要增加額外的、復(fù)雜的硬件，而且也增加了傳感器節(jié)點(diǎn)自身以及整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，并不適合低成本、低功耗、軟硬件資源受限的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，這就使得在能量、可擴(kuò)張性等方面與距離無(wú)關(guān)的定位算法受到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界普遍的關(guān)注，這其中NICULESCU等人提出的DV-Hop(Distance Vector Hop)算法是目前研究和應(yīng)用最為廣泛的無(wú)需額外硬件測(cè)距的定位算法，DV-Hop算法是利用距離矢量路由和GPS定位結(jié)合的原理提出來(lái)的一種無(wú)需硬件輔助測(cè)距的定位算法，算法的核心是利用節(jié)點(diǎn)間的估計(jì)距離代替實(shí)際測(cè)量距離，而估計(jì)距離是通過(guò)未知節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)之間跳數(shù)和每跳跳距的乘積來(lái)得到，之后通過(guò)節(jié)點(diǎn)間的估計(jì)距離與錨節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)的定位坐標(biāo)。DV-Hop定位算法的優(yōu)勢(shì)在于計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，硬件要求低，但同時(shí)也存在比較大的缺點(diǎn)，通過(guò)分析研究，誤差產(chǎn)生的來(lái)源主要在于：傳統(tǒng)算法算得的平均每跳跳距不適用于實(shí)際整個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布，各節(jié)點(diǎn)之間的距離長(zhǎng)短不一，節(jié)點(diǎn)密度分布也稀疏不同，而DV-Hop算法中將用平均法估算得到的每跳跳距值作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的每跳跳距值，顯然這種估算出來(lái)的距離將會(huì)與真實(shí)距離存在較大的誤差，從而導(dǎo)致DV-Hop算法的定位誤差較大，定位精度低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供基于小波神經(jīng)的DV-Hop無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法，實(shí)時(shí)性好，定位誤差小，定位精度高，網(wǎng)絡(luò)適用性強(qiáng)。

為解決上述現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下方案：基于小波神經(jīng)的DV-Hop無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法(簡(jiǎn)稱WNNDV-Hop算法)，包括以下步驟：

步驟一：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)初始化，得到每?jī)蓚€(gè)錨節(jié)點(diǎn)之間的最小跳數(shù)、未知節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)之間的最小跳數(shù)，利用每?jī)蓚€(gè)錨節(jié)點(diǎn)之間的已知距離和獲得的最小跳數(shù)算出每?jī)蓚€(gè)錨節(jié)點(diǎn)之間的每跳跳距；

步驟二：小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)初始化，對(duì)步驟一中的每?jī)蓚€(gè)錨節(jié)點(diǎn)之間的每跳跳距進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到適用于整個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的每跳跳距；

步驟三：利用步驟一中得到的未知節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)之間的最小跳數(shù)乘以步驟二中得到的整個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的每跳跳距，得出未知節(jié)點(diǎn)到錨節(jié)點(diǎn)之間的距離；

步驟四：根據(jù)步驟三中得到的未知節(jié)點(diǎn)到錨節(jié)點(diǎn)之間的距離，利用最小

二乘法和三邊測(cè)量法來(lái)求得未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，從而完成定位。