[發明專利]基于跳數閾值優化平均跳距的改進DV-Hop定位方法

在審

• 申請號: 201610008346.5
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105682026A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 王勝;向滿天;楊友華
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W64/00
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

1.一種基于跳數閾值優化平均跳距的改進DV-Hop定位方法，其特征在于：首先計算跳 數閾值，考慮最近錨節點之外的其他錨節點在局部范圍和全局范圍的影響，依據閾值選擇 最優的校正平均跳距來估計距離，并對參與定位的單跳通信半徑內的錨節點進行組合優化 后，采用質心算法得到一個估計坐標，同時利用加權最小二乘法得到另一個估計坐標，最后 以兩個估計坐標的算術平均值作為未知節點的定位坐標。

2.如權利要求1所述的基于跳數閾值優化平均跳距的改進DV-Hop定位方法，其特征在 于：包括以下步驟：

S1：節點部署前，獲取監測區域長度，錨節點密度，通信半徑等；

S2：在監測區域隨機分布部署節點，形成無線傳感器網絡；

S3：跳數閾值的取值與通信半徑、錨節點密度密切相關，閾值的取值設定；

S4：網絡中所有節點獲取每個錨節點的最小跳數和未知節點獲取最近錨節點的平均跳 距；

S5：校正未知節點接收的平均跳距；

S6：依據跳數閾值選擇最優的校正平均跳距來估計距離；

S7：對參與定位的單跳通信半徑內的錨節點進行組合優化后，采用質心算法得到一個 未知節點估計坐標；

S8：利用加權最小二乘法得到未知節點另一個估計坐標；

S9：以質心估計坐標和加權最小二乘法估計坐標的算術平均值作為未知節點的定位坐 標。

3.如權利要求2所述的基于跳數閾值優化平均跳距的改進DV-Hop定位方法，其特征在 于：假設網絡中未知節點X_i的坐標為(x_ui,y_ui)，它到各個錨節點S_k(k＝1,2,···,N_k)的距 離為d_ik，其中d_ik是X_i利用公式(11)計算得到的與錨節點S_k間的距離；

(1)用質心算法求未知節點的估計坐標

為了準確的定位出未知節點，它單跳內的錨節點比多跳引起的定位誤差要小很多，當 未知節點X_i單跳范圍內的錨節點個數m≥3時，將這些錨節點隨機組合成個三角形；每一 個三角形都采用質心算法得到未知節點的一個估計坐標，然后對以這些估計坐標為頂點的 多邊形再用質心算法求出X_i的估計坐標X_c：

Xc=(Σt=1Cm3xtCm3,Σt=1Cm3ytCm3)---(1)]]>

其中：(x_t,y_t)是第t個三角形質心的估計坐標；

(2)用加權最小二乘法求未知節點的估計坐標

在實際應用中，加權系數W_k的取值與誤差的協方差有關；通常情況下，當節點間的跳數 較大時，估計距離的誤差也較大，此時加權值應取小一些；當節點間的跳數較小時，估計距 離的誤差也較小，此時加權值應取大一些；因此，為了減小定位誤差，引入一個加權系數矩 陣W：

W=W10000W200............000Wk---(2)]]>

其中：hop_k是未知節點X_i與錨節點S_k間的最小跳數，對公式(4)引入加權矩 陣W，利用最小二乘法可得未知節點的坐標如下：

X^=(ATWA)-1ATWb---(3)]]>

最后未知節點X_i的定位坐標為：

(X^+Xc)2Xc≠0X^Xc=0---(4)]]>。