基于修正的仿真曲線擬合的非測(cè)距定位算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于修正的仿真曲線擬合的非測(cè)距定位算法，屬于無(wú)線傳感器網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 定位技術(shù)作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，在復(fù)雜環(huán)境和無(wú)法人工部署節(jié) 點(diǎn)的情況下，通過(guò)隨機(jī)播撒的方式進(jìn)行節(jié)點(diǎn)部署，因此，定位技術(shù)成為不可或缺的一部分。 基于非測(cè)距的定位技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用中常用的方法，而DV-Hop算法是非測(cè)距定位技 術(shù)中實(shí)用應(yīng)用范圍最廣的一種，它解決了高誤差和高開(kāi)銷的問(wèn)題，在節(jié)點(diǎn)規(guī)模較大、通信量 較大的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，是一種非常好的定位解決手段。
[0003] 目前，國(guó)內(nèi)外基于DV-Hop算法的研宄和改進(jìn)越來(lái)越多，DV-Hop在計(jì)算未知節(jié)點(diǎn) 與錨節(jié)點(diǎn)間的估算距離時(shí)，用跳數(shù)乘以平均每跳距離表示，而當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的跳數(shù)大于或等于2 跳時(shí)，未知節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)間的實(shí)際距離與跳數(shù)乘以平均每跳距離所得的值，存在較大的誤 差，定位精度會(huì)下降。大多數(shù)研宄都是從節(jié)點(diǎn)平均每跳距離入手，通過(guò)精確平均每跳距離來(lái) 提高定位精度，經(jīng)典的算法包括利用錨節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)、采用最小均方誤差準(zhǔn)則和利用加權(quán)處理 的方式等。
[0004] 基于修正的仿真曲線擬合算法（簡(jiǎn)稱ASCF)在定位技術(shù)研宄現(xiàn)狀和非測(cè)距定位算 法的基礎(chǔ)上，對(duì)DV-HOP定位算法的跳段距離和錨節(jié)點(diǎn)選擇上進(jìn)行修改，減小平均每跳距離 造成的距離誤差，提高定位精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供了一種基于修正的仿真曲線擬合的非測(cè)距定位算法，其改 善在復(fù)雜環(huán)境下定位精度低的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)原算法的跳段距離和錨節(jié)點(diǎn)選擇上進(jìn)行修改， 從而減小距離誤差，提高定位精度。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：基于修正的仿真曲線擬合的非測(cè)距定位算法， 其特征在于：該算法所需設(shè)備以及實(shí)現(xiàn)步驟如下： 所需設(shè)備：無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)組，包括400個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，其中80個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)
面直角坐標(biāo)系上的X軸和y軸坐標(biāo)；320個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的位置未知，稱為未知節(jié)點(diǎn)，用
坐標(biāo)。400個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布在200mX 200m的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中。無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的通 信半徑均為60m，一個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)通信半徑內(nèi)的其它節(jié)點(diǎn)，稱為該無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的鄰 居節(jié)點(diǎn)。任意兩個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，如果它們間的真實(shí)距離小于或等于通信半徑，則兩個(gè)無(wú) 線傳感器節(jié)點(diǎn)間的跳數(shù)值為1，如果它們間的真實(shí)距離大于通信半徑，兩個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn) 通信需要經(jīng)過(guò)另外#(彩2)個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，則兩個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)間的跳數(shù)值為斯1。
[0007] 實(shí)現(xiàn)步驟： 1、構(gòu)建矩陣"〇/?_兒為矩陣的第P行，第<7列元素，表 示Abo(9_J(/7)與Abo(9_J(<7)間的最小跳數(shù)值，如果尸<7,那么漢<7) =〇,尸1，2,…，80， fl，2,…，80〇

計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)：V〇iie_Ll；i)在平面直角坐標(biāo)系上的位置fi, -vO, (：/=U_^320:l。
[0021] 通過(guò)以上步驟可以通過(guò)找到未知節(jié)點(diǎn)到每個(gè)錨節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的第一個(gè)錨節(jié)點(diǎn)，從而 直接用兩個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的真實(shí)距離代替原來(lái)的估算距離，大大提高了未知節(jié)點(diǎn)的定位精度。
[0022] 本發(fā)明的積極效果是減小未知節(jié)點(diǎn)到錨節(jié)點(diǎn)的距離誤差，通過(guò)兩個(gè)錨節(jié)點(diǎn)間的真 實(shí)距離代替原來(lái)的平均每跳距離計(jì)算出的估算距離，提高定位的準(zhǔn)確性，減少節(jié)點(diǎn)因?yàn)榫?離誤差造成的不必要的能量浪費(fèi)，進(jìn)而延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的整個(gè)生命周期。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述： 基于修正的仿真曲線擬合的非測(cè)距定位算法，其特征在于：該算法所需設(shè)備以及實(shí)現(xiàn) 步驟如下： 所需設(shè)備：無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)組，包括400個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，其中80個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)
面直角坐標(biāo)系上的X軸和y軸坐標(biāo)；320個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的位置未知，稱為未知節(jié)點(diǎn)，用
標(biāo)。400個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布在200mX200m的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中。無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的通信 半徑均為60m，一個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)通信半徑內(nèi)的其它節(jié)點(diǎn)，稱為該無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的鄰居 節(jié)點(diǎn)。任意兩個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，如果它們間的真實(shí)距離小于或等于通信半徑，則兩個(gè)無(wú)線 傳感器節(jié)點(diǎn)間的跳數(shù)值為1，如果它們間的真實(shí)距離大于通信半徑，兩個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)通 信需要經(jīng)過(guò)另外#(彩2)個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，則兩個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)間的跳數(shù)值為斯1。 [0024]實(shí)現(xiàn)步驟：

[0038] 通過(guò)以上步驟可以通過(guò)找到未知節(jié)點(diǎn)到每個(gè)錨節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的第一個(gè)錨節(jié)點(diǎn)，從而 直接用兩個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的真實(shí)距離代替原來(lái)的估算距離，大大提高了未知節(jié)點(diǎn)的定位精度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于修正的仿真曲線擬合的非測(cè)距定位算法，其特征在于：該算法所需設(shè)備以及實(shí) 現(xiàn)步驟如下： 所需設(shè)備：無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)組，包括400個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，其中80個(gè)無(wú)線傳感器節(jié) 點(diǎn)已知自己的位置，稱為銷節(jié)點(diǎn)，用表不，f=i_2.....80, (^!， 平面直角坐標(biāo)系上的x軸和y軸坐標(biāo)；320個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的位置未知，稱為未知節(jié)點(diǎn)， 用Abdmi'.)表示，/=12 )表示_￥〇*_￡*(/>在平面直角坐標(biāo)系上的x軸和y 軸坐標(biāo)；400個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布在200mX200m的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中；無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的 通信半徑均為60m，一個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)通信半徑內(nèi)的其它節(jié)點(diǎn)，稱為該無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的 鄰居節(jié)點(diǎn)；任意兩個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，如果它們間的真實(shí)距離小于或等于通信半徑，則兩個(gè) 無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)間的跳數(shù)值為1，如果它們間的真實(shí)距離大于通信半徑，兩個(gè)無(wú)線傳感器節(jié) 點(diǎn)通信需要經(jīng)過(guò)另外MA會(huì)2)個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，則兩個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)間的跳數(shù)值為 糾； 實(shí)現(xiàn)步驟： 1、 構(gòu)建矩陣為矩陣的第行，第<7列元素，^表 示Abo(9_J(/7)與Abo(9_J(<7)間的最小跳數(shù)值，如果尸<7,那么漢<7) =〇,尸1，2,…，80， q=l,2, ???, 80 ； 2、 構(gòu)建矩陣為矩陣的第/行，第f列元素，丑￡)表 不iVod'e-[V')與見(jiàn)而-為纟）間的最小跳數(shù)值，彡=1.2 320, ^ =1.2SO; 3、 構(gòu)建向量i?,用/>為向量鐘的第/.個(gè)元素；對(duì)應(yīng)矩陣故t沖的跳數(shù)值，設(shè) "(I.)到I'）經(jīng)過(guò)的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)用J2(I)表示，/=1丄..:320 ; 4、 構(gòu)建:/x￡'個(gè)路徑向量及owli'-1，Ll〇-)為向量九沖的第元素，對(duì) 應(yīng)矩陣沖的跳數(shù)值，設(shè)：經(jīng)過(guò)的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)用路徑向量 勤說(shuō)」-1々)表示，/.=1義.."320，Ll^.iSO，+r=l工...J(/); 5、 構(gòu)建向量' Z.0為向量L中的第I?個(gè)元素；在路徑向量j中，設(shè)到 iVoafe-Jf；1}經(jīng)過(guò)的錨節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)用_￡(/>表示，￡(/聲財(cái)/=i上…=320; 6、 構(gòu)建/xi個(gè)向量MJ_i，MjJ(w)為向量.MjJ.中的第w個(gè)元素， "1上…:320, !=1又…JO,w=l么…:￡(/),財(cái)丄和)為路徑向量編中的第w個(gè)錨 節(jié)點(diǎn)； 7、 構(gòu)建矩陣top，為矩陣ftop的第/.行，第f列元素，h〇p(/,；a表示路徑向量 間的跳數(shù)值，/=1=2一=320,M二…80 ; 8、構(gòu)建向量lopSbe，/#opSize(p)為第p個(gè)元素，根據(jù)公式計(jì)算每?jī)蓚€(gè)錨節(jié)點(diǎn)之間的平均每跳距離if〇pSii(P)，P=1:2:_._:g〇 ; 9、 平均每跳距離發(fā)送給所有無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)， M么...:80, 收向量伽衫故的多個(gè)元素；構(gòu)建向量-Size，5加(/).為第/個(gè)元 素，5ire(/〕表示jVit?fe_l：T(/)第一個(gè)接收的向量Hop5ize的元素，/=1丄..:32〇 ; 10、 構(gòu)建矩陣Mstemre1，Wsten.ee1 (/, ?〇為第/行，第!'歹[|元素，根據(jù)公式計(jì)算對(duì)應(yīng)Mjj⑴與AUJ.〇C/))間的真實(shí)距離Distancel(j,i)t UlX-.320,M=2=.^JO； 11、 構(gòu)建矩陣Distanced,Dfsta+mre2 (/,i)為第/行，第例元素，根據(jù)公式計(jì)算對(duì)應(yīng)_\We_L.T』')> -Vorfe_r(/)與 Mj'J(l)之間的估算距離 DistMnce2(j,i)tJ=l=2;._.320, ￡=L2=.,..J0 ； 12、 構(gòu)建矩陣Wstonee，Wstawe(/?i)為第/行，第例元素，根據(jù)公式計(jì)算AMe_r(/)到的估算距離識(shí)對(duì)鎖.《(/」〕，/=1又~:320,f.=l二-J0 ; 13、 對(duì)于_￥〇▲_￡；(/}，從：Vorfejfh中任意找三個(gè)不同的錨節(jié)點(diǎn)14、 根據(jù)公式計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)在平面直角坐標(biāo)系上的位置f/,乃》，（/=1X..,320); 通過(guò)以上步驟可以通過(guò)找到未知節(jié)點(diǎn)到每個(gè)錨節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的第一個(gè)錨節(jié)點(diǎn)，從而直接 用兩個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的真實(shí)距離代替原來(lái)的估算距離，大大提高了未知節(jié)點(diǎn)的定位精度。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于修正的仿真曲線擬合的非測(cè)距定位算法，其特征在于：該算法所需設(shè)備以及實(shí)現(xiàn)步驟如下：所需設(shè)備：無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)組，包括400個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，其中80個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)已知自己的位置，稱為錨節(jié)點(diǎn)，用表示，表示在平面直角坐標(biāo)系上的x軸和y軸坐標(biāo)；320個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的位置未知，稱為未知節(jié)點(diǎn)，用表示，表示在平面直角坐標(biāo)系上的x軸和y軸坐標(biāo)。其改善在復(fù)雜環(huán)境下定位精度低的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)原算法的跳段距離和錨節(jié)點(diǎn)選擇上進(jìn)行修改，從而減小距離誤差，提高定位精度。
【IPC分類】H04W64/00
【公開(kāi)號(hào)】CN104994578
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510354778
【發(fā)明人】馮欣, 劉壯, 張昕, 韓成, 張劍飛, 張晶晶, 王雁龍, 李騰, 楊文龍
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)春理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年6月25日