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基于共线度的传感器网络节点定位性能分析

系统工程与电子技术 2008年第7期30卷 1249-1252页

作者：皮兴宇于宏毅解放军信息工程大学通信工程系河南郑州450002

节点定位是无线传感器网络一个很重要的研究内容。提出一种新参数——共线度来分析一组三个参考节点的不同部署对传感器网络节点定位性能的影响,同时从理论上提出并证明了该参数对定位性能影响程度的两个定理。仿真实验显示:该参数有助... 详细信息

节点定位是无线传感器网络一个很重要的研究内容。提出一种新参数——共线度来分析一组三个参考节点的不同部署对传感器网络节点定位性能的影响,同时从理论上提出并证明了该参数对定位性能影响程度的两个定理。仿真实验显示:该参数有助于分析传感器网络节点的定位性能,并为选择良好的参考节点组合来进行有效定位提供了一个可行的参考指标。

关键词：传感器网络无线定位共线度定位性能

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一种基于共线度的无线传感器网络定位算法

传感技术学报 2009年第5期22卷 722-727页

作者：吴凌飞孟庆虎梁华为中国科学院合肥智能机械研究所仿生感知与控制研究中心合肥230031 中国科学技术大学自动系合肥230027 安徽省仿生感知与先进机器人技术重点实验室合肥230031 香港中文大学电子工程系香港沙田999077

为了充分考虑锚节点之间以及锚节点与未知节点之间拓扑关系对无线传感器网络定位精度的影响,我们引入了共线度的概念并将其应用到多跳网络的节点定位中,在此基础上提出了一种基于共线度的无线传感器网络定位算法(CBLA)。该算法首先动态... 详细信息

为了充分考虑锚节点之间以及锚节点与未知节点之间拓扑关系对无线传感器网络定位精度的影响,我们引入了共线度的概念并将其应用到多跳网络的节点定位中,在此基础上提出了一种基于共线度的无线传感器网络定位算法(CBLA)。该算法首先动态地调节未知节点能够收集到的邻居锚节点信息,再通过共线度参数挑选网络中好的锚节点组进行位置估计,最后通过加权估计机制来得到最终的节点位置估计。理论分析和仿真结果表明,在规则网络中CBLA算法定位误差较小,最优情况下能够达到6%,在非规则网络中仍可达到较好的定位精度。

关键词：无线传感器网络定位算法共线度 MDS-MAP定位算法

基于聚集共线度和节点连通度的无线传感器网络定位算法

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计算机应用 2017年第2期37卷 427-431页

作者：黄亮中国电子科技集团公司第二十八研究所南京210007

为进一步提高无线传感器网络(WSN)的定位精度,对锚节点分布与网络定位精度之间的关系进行研究,提出一种新的基于"聚集-共线度"(DAC)和"节点度"(ND)的锚节点选择算法——DAC-ND。首先,通过实验分析得出锚节点在共线分布和集中分布时对定... 详细信息

为进一步提高无线传感器网络(WSN)的定位精度,对锚节点分布与网络定位精度之间的关系进行研究,提出一种新的基于"聚集-共线度"(DAC)和"节点度"(ND)的锚节点选择算法——DAC-ND。首先,通过实验分析得出锚节点在共线分布和集中分布时对定位精度影响较大;然后,经过对基于共线度的锚节点选择算法进行分析和比较,发现现有的基于最小角和最小高的两类锚节点共线度算法(DC-A和DC-H)均存在不足;最后,综合这两类算法的优势提出一种新的基于"聚集-共线度"的概念,并结合"节点度"提出DAC-ND锚节点选择算法。通过Matlab仿真实验得出,与锚节点随机选择算法相比,DAC-ND算法可大幅降低平均定位误差(54%~73%);与基于最小角和最小高的共线度选择算法等相比,采用DAC-ND算法平均定位误差可分别降低15%~23%和12%~23%。实验结果表明,DAC-ND算法相比DC-A和DC-H能够获得更高的定位精度,从而验证了DAC-ND算法的有效性。

关键词：无线传感器网络定位锚节点共线度节点度

基于蒙特卡洛的移动传感器网络定位优化算法研究

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基于蒙特卡洛的移动传感器网络定位优化算法研究

作者：方凯鹏湘潭大学

学位级别：硕士

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,简称WSN)应用在防洪防灾、医疗护理和军事作战等领域,它逐渐成为人们生活中必不可少的一部分。WSN融合了包括无线通信技术、微传感器系统技术、信息分布集成技术等,利用节点之间的相互合作实... 详细信息

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,简称WSN)应用在防洪防灾、医疗护理和军事作战等领域,它逐渐成为人们生活中必不可少的一部分。WSN融合了包括无线通信技术、微传感器系统技术、信息分布集成技术等,利用节点之间的相互合作实现对目标区域内的信息收集、分析和处理。无线传感器网络中有多项技术亟待于研究与开发,而在这之中,节点定位技术扮演着至关重要的角色,准确而高效的定位,为各种检测位置提供信息服务打下基础。因此,设计出有效且低耗能的节点定位算法,来针对密集型计算的特定场景是十分有必要的。而对当下WSN中的主流算法进行结合与讨论,分析了蒙特卡洛定位算法的优劣性,得到算法可以完善的过程,便在传统算法的基础之上提出了两种改进算法,利用改变过滤条件,优化算法的权值等方式实现对定位精度的提高。本文主要研究内容如下:(1)对无线传感器网络的发展历程和实际意义进行回顾和探索,论述了WSN的基本工作原理,结构以及相关术语。将目前全球对WSN研究的探索现状进行了介绍,最后得出判断算法优劣的性能评价标准。(2)介绍了典型的基于非测距的定位算法:蒙特卡洛定位算法。分析传统算法的不足,提出了一种改进的粒子群蒙特卡洛定位算法—IPSOMCL(improved Particle swarm optimization Monte Carlo Localization)算法,通过引入粒子群算法的适应值函数,能够使定位算法更快收敛,同时改进算法的过滤阶段,并且加入交叉变异操作,防止其陷入局部优化。通过实验仿真,实现将算法的定位误差相较于DWPMCL算法减小15%;而如果锚节点的数量得到提高,那么算法的误差会进一步减小到21%;采样数相等的情况下,采样次数平均减少43次,使得效率提高50%。(3)蒙特卡洛定位算法的锚节点出现共线的情况下,容易产生较大的定位误差,同时在重采样阶段之后,样本点赋予相同权值导致样本多样性降低。针对此问题,本文提出了改进方式,引入锚节点筛选机制,计算锚节点的共线度值从而滤除不符合定位条件的锚节点,在此基础上计算样本点的Mean Shift向量,更新样本的权值,提高样本的多样性。通过仿真实验证明,算法通过完善能够将定位误差相较于ISB-MCL算法减小13%,而无效节点的比例也减小了5.26%,能够有效降低无效节点的个数,提高算法的性能。

关键词：蒙特卡洛无线传感器网络过滤区域优化共线度权值更新

基于智能优化的非测距无线传感器网络节点定位算法

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基于智能优化的非测距无线传感器网络节点定位算法

作者：直乾英郑州轻工业大学

学位级别：硕士

无线传感器网络是部署于某一区域,用来监测该区域中各种环境参数（如温度、土壤盐碱度、声音、生物行为、湿度等）的一种自组织网络系统。传感器节点在捕获到信息之后,将相应的数据传到终端,为用户制定策略提供参考。然而,在绝大多数的... 详细信息

无线传感器网络是部署于某一区域,用来监测该区域中各种环境参数（如温度、土壤盐碱度、声音、生物行为、湿度等）的一种自组织网络系统。传感器节点在捕获到信息之后,将相应的数据传到终端,为用户制定策略提供参考。然而,在绝大多数的应用场景中,节点发回的信息必须和节点自身的位置结合起来才有意义,有时候,甚至只需要节点发送其自身的位置。所以,节点的位置是整个传感器网络中必不可少的信息之一。在研究了诸多传感器节点定位方法的基础上,本文对现有的部分成果进行了改进和优化,并提出了两种新的定位算法。本文的主要研究内容为:（1）本文研究发现基于最小高和最小内角余弦值的共线度有一些不足:基于最小高的共线度不能体现三角形的形状;当未知节点距离锚节点较远时,基于内角余弦值共线度的定位精度较低;在两种共线度算法中,所有的未知节点使用同一组定位单元进行定位,没有使用其他锚节点的坐标信息,影响最终定位精度。此外,现有的一些定位算法直接运用智能优化算法对节点群进行优化,这虽然降低了整体定位误差,但是个别未知节点的定位会出现较大的偏差,还会因为迭代次数过大,造成很大的节点能耗。针对以上问题本文提出了一种基于K值-共线度的二阶段无线传感器灰狼优化节点定位算法。第一阶段:针对已有的共线度算法存在的缺陷,提出一种新的基于“K值”的共线度,进行第一阶段的初始定位。第二阶段:用灰狼优化算法对第一阶段得到的位置结果进行优化,获得更加精确的定位结果。实验结果表明,该算法能够得到更好的定位精度,具有很高的鲁棒性,优化过程迭代次数少,大大减少了节点能耗。（2）非测距定位算法是无线传感器网络节点定位的主流,并且取得了丰富的科研成果,但是,能够适用于凹型区域定位的算法较少,并且已有的算法存在跳距误差、时间复杂度过大、易陷入局部最优等不足。针对以上问题,本文提出了一种面向凹型区域的二阶段粒子群优化无线传感器节点定位算法。第一阶段:提出了基于相似路径搜索和相交度比的距离估计方法,并依据极大似然估计完成未知节点的初始定位。第二阶段:使用粒子群算法对第一阶段得到的初始结果进行优化,获得更加精确的定位结果。实验表明,该算法在含有凹型区域的无线传感器网络中能够得到较高的定位精度,并且对节点的计算能力要求不高,能耗相对较低,大大延长了传感器节点的使用寿命。

关键词：非测距节点定位共线度凹形区域相交度比相似路径

基于超声波四元阵测距的无锚节点定位算法研究

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仪器仪表学报 2013年第12期34卷 2874-2880页

作者：傅贤锋黄亮黄洁王福豹段渭军西北工业大学电子信息学院西安710072 西北工业大学宽带网络技术研究所西安710072

无锚节点定位算法无需预先部署锚节点,且不受网络部署规模和部署环境的限制,因此正成为无线传感器网络节点自身定位的一个重要研究方向。引入锚节点定位算法中共线度的概念,提出一种基于超声波四元阵测距的无锚节点定位算法,并进行超声... 详细信息

无锚节点定位算法无需预先部署锚节点,且不受网络部署规模和部署环境的限制,因此正成为无线传感器网络节点自身定位的一个重要研究方向。引入锚节点定位算法中共线度的概念,提出一种基于超声波四元阵测距的无锚节点定位算法,并进行超声波四元阵测距实验。以该测距实验取得的测距误差为依据,在OMNeT++平台下对定位算法进行仿真。仿真结果表明,引入共线度对于提高无锚节点定位算法的定位精度具有明显的效果。

关键词：无线传感器网络无锚节点定位共线度超声波四元阵测距 OMNeT++

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RSSI模型参数动态修正的协作定位算法

华中科技大学学报（自然科学版） 2020年第2期48卷 97-102页

作者：任克强潘翠敏江西理工大学信息工程学院江西赣州341000

提出一种结合接收信号强度指示(RSSI)模型参数动态修正和协作定位的RSSI改进算法.首先,利用高斯滤波对RSSI值进行优化,根据锚节点间的距离和RSSI值动态修正RSSI模型参数;然后,利用共线度有效阈值选取适合定位的锚节点组,由加权三边定位... 详细信息

提出一种结合接收信号强度指示(RSSI)模型参数动态修正和协作定位的RSSI改进算法.首先,利用高斯滤波对RSSI值进行优化,根据锚节点间的距离和RSSI值动态修正RSSI模型参数;然后,利用共线度有效阈值选取适合定位的锚节点组,由加权三边定位法得到节点坐标;最后,引入协作定位,利用锚节点置换策略自适应地选取已定位节点进行升级,升级节点作为锚节点参与协作定位.实验结果表明:在相同的环境下,RSSI改进算法较其他算法能有效降低测距误差,提高未知节点的定位精度.

关键词：无线传感器网络节点定位 RSSI算法共线度协作定位

基于Monte Carlo的多能量级移动节点定位算法研究

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计算机科学 2011年第12期38卷 61-64,81页

作者：刘克中崔永强张金奋严新平武汉理工大学航运学院武汉430063 武汉理工大学智能运输系统研究中心武汉430063

提出了一种基于Monte Carlo的移动无线传感器网络节点定位算法,即移动导标周期性发射不同能量级的广播信号,未知节点接收感知范围内的导标定位信息,以确定自己所处的限定区域。利用改进的Monte Carlo方法,采用较少样本实现了节点的位置... 详细信息

提出了一种基于Monte Carlo的移动无线传感器网络节点定位算法,即移动导标周期性发射不同能量级的广播信号,未知节点接收感知范围内的导标定位信息,以确定自己所处的限定区域。利用改进的Monte Carlo方法,采用较少样本实现了节点的位置估计。为避免导标共线时出现节点定位失效的情况,引入共线度限制因子,提出了一种导标共线度约束策略。仿真实验结果表明,提出的算法具有较低的定位误差,算法在导标节点密度、运动速度、测距误差等影响因子下表现出了良好的适应性。

关键词：无线传感器网络能量级节点定位蒙特卡罗共线度

一种基于DV-Hop的无线传感器网络节点定位算法

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计算机工程 2015年第1期41卷 82-86页

作者：王景珲国家数字交换系统工程技术研究中心郑州450001

针对无线传感器网络节点的自身定位问题,提出一种基于分布式协作的DV-Hop改进算法。在距离计算的基础上,采用最大似然估计方法选取共线度较低的参考点作为锚节点。综合考虑所有锚节点,以可信度为准则,通过加权平均计算每一个未知节点的... 详细信息

针对无线传感器网络节点的自身定位问题,提出一种基于分布式协作的DV-Hop改进算法。在距离计算的基础上,采用最大似然估计方法选取共线度较低的参考点作为锚节点。综合考虑所有锚节点,以可信度为准则,通过加权平均计算每一个未知节点的平均跳距。计算未知节点的定位误差,将误差低于预设阈值的未知节点转化为锚节点,扩大定位范围。仿真结果表明,在初始锚节点数和通信半径相同的情况下,该算法的定位误差比DVHop算法减少约20%,尤其当节点密度较小时,其定位误差可稳定在40%以下。当节点通信半径超过10m时,该算法的剩余节点比例可降低约30%。

关键词：无线传感器网络 DV-Hop算法锚节点共线度协作定位