[發明專利]一種基于距離向量的節點定位方法

在審

• 申請號: 202210638165.6
• 申請日: 2022-06-07
• 公開（公告）號: CN115103296A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 楊明極;李澤男;張曉琢
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W84/18
• 代理公司: 哈爾濱三目知識產權代理事務所(普通合伙) 23214
• 代理人: 賈澤純

1.一種基于距離向量的節點定位方法，其特征在于：所述方法通過以下步驟實現：

步驟一、設定初始化參數和閾值；

步驟二、設定錨節點廣播Hello數據包，數據包包括錨節點ID、錨節點名稱、真實坐標和初始化為0的最小跳數，選擇錨節點集；

步驟三、修正最小跳數和平均跳距誤差，并利用修正后的跳數值獲取節點間的最小跳數值以及修正后的平均跳距；

步驟四、利用差分進化-禁忌搜索混合算法計算未知節點的位置坐標；即：

(1)設置種群的群體規模，其等于未知節點數量；并設置每個種群的初始位置；初始位置是指每個種群所對應的未知節點，離該未知節點最近錨節點位置；計算種群適應度值以及自適應縮放因子；

(2)根據群體中的個體適應度，采用輪盤賭法選擇群體中的優勝個體；

(3)進行變異操作；

(4)通過二項式交叉模型對產生的變異向量和種群中的個體進行交叉操作產生實驗向量；

(5)在交叉后產生的新子代中引入禁忌算法，將個體適應度值錄入禁忌表中，設定禁忌長度并對個體適應度以及種群適應度值進行比較；

(6)計算適應度函數的值進行選擇操作；

(7)判斷是否繼續循環，如果滿足設置的迭代次數條件則退出，否則繼續進行循環直到算法終止；

(8)最終輸出最優值。

2.根據權利要求1所述的一種基于距離向量的節點定位方法，其特征在于：所述的選擇合適的錨節點集的步驟，具體為：

利用相似度來指示兩個節點之間的相關性；根據兩節點之間最小跳數越大，相似度越小的原理得到如下(3.1)公式：

F_sim函數值為節點i和j之間的相似度值，該函數定義如下：兩個節點i和j之間的相似度與它們之間的最小跳數hops_ij負相關；n是相似衰減系數并與無線傳感器網絡的拓撲結構和周圍環境相關；基于相似度原理，設每一個節點與自己本身的相似度值定義為100％，最遠的兩個錨節點的相似度值定義為0；

因此可以得到公式(3.2)：

s.t.F_sim(0)＝100％，F_sim(hops_max)＝0 (3.2)

其中，hops_max為錨節點最大跳數；通過相似度條件計算參數α和β，得到公式(3.3)：

引入延遲系數k，根據已有實驗數據可得到延遲系數k的取值范圍為：

hops_max≤k≤2hops_max (3.4)

當n＝1時，可得到如下公式(3.5)：

為了選擇與未知節點相似度值接近預測程度的錨節點集，設定閾值T：

針對不同無線傳感器網絡拓撲環境下，當取k＝2×hops_max時，對在設置不同相似度閾值和網絡中錨節點最大跳數條件下，對選取修正錨節點的跳數閾值進行了計算；

無線傳感器網絡初始化之后，所有未知節點的信息列表中記錄的接收到的錨節點信息是按照最小跳數(Hop-count)升序排列存儲的，當給定最小跳數閾值hops_T時，去尋找與未知節點的最小跳數小于hops_T的錨節點，組成錨節點集，用于下一步的位置修正計算。