[發明專利]基于免疫粒子群優化的DV-HOP室內定位方法

有效

• 申請號: 201810694257.X
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108924755B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 肖本賢;胡誠;何怡剛;陳榮保
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H04W4/021
• 分類號: H04W4/021;H04W4/33;H04W64/00;G01S5/02
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 彭超

本發明提供一種基于免疫粒子群優化的DV?HOP室內定位算法，將免疫粒子群算法引入DV?HOP室內定位方法，利用免疫算法改進粒子群方法，通過粒子群的交叉和變異操作，尋求迭代精度最大和適應度最好的情況，提高了粒子種群的多樣性維持能力，擴大解的搜索空間，提高了算法的收斂速度，在精度和全局搜索能力方面都有明顯的提高。因此，相對于傳統的基于標準粒子群算法的DV?HOP室內定位方法，定位精度得到顯著提升。相對于測距方式的室內定位方法，不需要外在的硬件支持，成本低、開銷小、減少人力投入。在保證較高定位精度的前提下，又兼顧成本開銷，有利于大規模推廣適用。

技術領域

本發明涉及室內無線傳感器網絡技術領域，尤其涉及一種用于基于免疫粒子群優化的DV-HOP室內定位方法。

背景技術

無線傳感器網絡(wireless sensornetwork,WSNs)由部署在檢測區域內大量廉價的微型傳感器節點，通過無線通信的方式形成的一個多跳、自組織的網絡系統。無線傳感器網絡最基本的功能之一是實時獲知事件發生的位置信息或獲取節點的位置。相對于室外環境，室內環境更加復雜，無線傳感器網絡節點定位比GPS定位更加精確。

定位技術是無線傳感器網絡的主要支撐技術之一，受到研究人員的廣泛關注。現有的無線傳感器網絡定位主要分為基于距離的定位和距離無關的定位。基于距離的定位算法對未知節點的定位利用的是節點之間的信號強度或者角度信息，需要有外在的硬件設備支持。而距離無關的定位算法實現簡單且對網絡節點沒有額外要求，具有成本低、開銷小等優點，典型代表是DV-HOP算法。

現有DV-HOP定位算法的定位過程一般分為三個階段：第一階段所有的錨節點(錨節點是指自身位置已知的節點)用泛洪的方式給它的鄰居節點發送一個數據分組，所有的節點都可以獲得錨節點的相關信息；第二階段，節點接收到錨節點發送過來的數據分組后，計算并且廣播校正值；第三階段，未知節點根據第一階段接收到的最小跳數以及第二階段計算出的平均每跳距離的校正值，得到其與各個錨節點之間的估計距離，再根據三邊測量法、極大似然估計法和粒子群優化(particle swarmoptimization,PSO)等算法計算未知節點的定位坐標。

粒子群優化算法是一種基于種群搜索策略的全局優化算法，種群中每個成員叫做粒子，代表著一個潛在的可行解，而食物位置則代表全局最優解。粒子在D維搜索空間內飛行，根據自身經驗和整個群體的經驗動態的來調整自己的速度，每個粒子通過兩個極值來更新其速度和位置，一個是粒子本身至今為止所找到的最優解pbest，另外一個是整個群體至今為止所找到的最優解gbest。粒子每更新一次位置，就計算一次適應度值，然后根據所有粒子的pbest和gbest來確定新的個體極值和群體極值，并且更新各自pbest所對應的位置和群體gbest對應的位置。但是，標準粒子群算法存在著收斂速度慢、精度低、種群易早熟等缺點，使得基于標準粒子群算法的DV-HOP定位方法存在收斂速度慢、效率低、定位精度差、搜索能力弱等技術缺陷。

發明內容

為了解決現有技術中的室內定位方法存在的上述技術問題，本發明提供一種基于免疫粒子群優化的DV-HOP室內定位方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于免疫粒子群優化的DV-HOP室內定位方法，適用于室內無線傳感器網絡，包括如下步驟：

步驟1，在室內無線傳感器網絡的目標區域內隨機部署若干個錨節點和未知節點，利用每個錨節點通過泛洪的方式向該錨節點的鄰居節點發送數據分組信息。

所述數據分組信息包括：錨節點的標識i，錨節點坐標(x_i，x_j)，跳數h_i(初始化為0)。

步驟2，每個未知節點根據接收到的來自相應錨節點發送的數據分組信息計算每個錨節點的平均跳距。