基于RSSI比例系數(shù)跳數(shù)加權(quán)的DV Hop定位算法

蔡燕 陳華

摘要：針對現(xiàn)在的DVHop算法介紹了一種基于RSSI比例系數(shù)跳數(shù)加權(quán)的DVHop算法。首先，根據(jù)不同平均跳距處的RSSI值，選取出最大平均跳距處的RSSI值，求出加權(quán)因子對跳數(shù)進(jìn)行加權(quán)，然后求出所有平均跳距的均值作為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的跳距校正值，從而使得網(wǎng)絡(luò)中獲取的跳數(shù)和平均跳距更接近準(zhǔn)確值，達(dá)到減少定位誤差的效果。仿真實(shí)驗(yàn)表明：相比于傳統(tǒng)算法，該改進(jìn)算法定位誤差明顯減少。

關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；DVHop定位算法；跳數(shù)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由許多低成本，小規(guī)模的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，通過部署在監(jiān)測區(qū)域的節(jié)點(diǎn)以自組多跳的無線通信方式來獲取網(wǎng)絡(luò)中對象的信息。所以在眾多的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中，節(jié)點(diǎn)定位越來越受學(xué)者們的重視。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)按節(jié)點(diǎn)自定位算法可分為Rangefree的定位算法和rangebased的定位算法兩類。比如說centroid、DVHop、Amorphous、APIT等是基于Rangefree的方法。其中經(jīng)常用于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自定位的有DVHop算法。改算法類似于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的距離向量路由機(jī)制，該算法定位過程簡單，覆蓋度高而被廣泛運(yùn)用。但是，算法計(jì)算過程中存在較大誤差，定位精度不高。本文介紹了一種基于RSSI比例系數(shù)跳數(shù)修正的改進(jìn)算法，利用所求出的RSSI比例系數(shù)加權(quán)跳數(shù)值，并且通過對平均跳距取均值的方法來求跳距校正值，使得網(wǎng)絡(luò)中獲取的跳數(shù)和平均跳距更接近準(zhǔn)確值，達(dá)到減少定位誤差的效果。

1 改進(jìn)DVHop算法步驟及算法分析

（1）信標(biāo)節(jié)點(diǎn)廣播一個數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包中的信息有錨節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)位置和初始值為0的跳數(shù)。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)記錄與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的最小跳數(shù)，然后加1轉(zhuǎn)發(fā)到其鄰居節(jié)點(diǎn)。

（2）我們要計(jì)算平均每跳距離，就需要根據(jù)所得到的最小跳數(shù)值和錨節(jié)的坐標(biāo)。

（3）求出的錨節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)的平均跳距，選取出最大的平均跳距。

（4）跳數(shù)字段更新跳數(shù)信息。

（5）根據(jù)所更新的跳數(shù)，求解平均每跳距離，此時的平均跳距為更新后的跳距，求出所有更新后的平均跳距的平均值并把它作為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)跳距校正值。

（6）利用更新后的跳數(shù)信息計(jì)算出來的平均跳距的均值，按照下式計(jì)算待定位節(jié)點(diǎn)到錨節(jié)點(diǎn)的距離。

（7） 利用極大似然估計(jì)法計(jì)算待定位節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。

2 算法仿真

本文利用MATLAB仿真工具對兩種算法進(jìn)行性能估計(jì)，下面通過部分?jǐn)?shù)據(jù)定量分析兩種算法的定位誤差。表1和表2 分別列出了在通信半徑為R=55m，錨節(jié)點(diǎn)數(shù)為不同比例和在錨節(jié)點(diǎn)比例20個，通信半徑不同兩種條件下的部分定位誤差的數(shù)據(jù)。

圖2表示在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)總數(shù)為150個，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)數(shù)分別取15，20，25，30，35個的條件下，兩種算法的平均定位誤差隨信標(biāo)節(jié)點(diǎn)比例變化的仿真結(jié)果。從圖中可以看出，當(dāng)通信半徑R=55m時，改進(jìn)算法的定位誤差相對于原DVHop算法下降了18.9%左右，定位精度較高，當(dāng)R=60m時，下降了18.3%左右。當(dāng)錨節(jié)點(diǎn)數(shù)相同時，通信半徑為60m時的定位誤差要低于通信半徑為55m的誤差值。

3 總結(jié)

根據(jù)不同平均跳距處的RSSI值，選取出最大平均跳距處的RSSI值，求出加權(quán)因子對跳數(shù)進(jìn)行加權(quán)，然后求出所有平均跳距的均值作為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的跳距校正值，從而使得網(wǎng)絡(luò)中獲取的跳數(shù)和平均跳距更接近準(zhǔn)確值，達(dá)到減少定位誤差的效果。仿真實(shí)驗(yàn)表明，改進(jìn)算法具有較好降低定位誤差的作用，相比于傳統(tǒng)算法，該改進(jìn)算法定位誤差明顯減少。

參考文獻(xiàn)：

[1]任豐原，黃海寧，林闖，等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[J].軟件學(xué)報(bào)， 2003， 14（7）： 12821291.

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作者簡介：蔡燕（1983），女，江西贛州人，碩士，講師，主要從事計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)，地理信息方面的研究；陳華（1982），男，江西贛州人，碩士，講師，主要從事計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的研究。