基于蝙蝠式算法的dv-hop算法改進(jìn)

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1、矣象新華旁硌ANHUIXINHUAUNIVERSITYMATLAB題目：基于蝙蝠算法的DV-Hop算法改進(jìn)院(系)信息I:程學(xué)院專業(yè)班級(jí)12級(jí)網(wǎng)絡(luò)工程木(1)班學(xué)號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師目錄弓IW3DV-Hop定位算法及誤差分析3DV-Hop定位算法工作步驟3DV-Hop定位誤差分析5BADV-Hop算法的節(jié)點(diǎn)定位5改進(jìn)的蝙蝠算法53.2適應(yīng)值函數(shù)設(shè)計(jì)63.3BADV-Hop算法的節(jié)點(diǎn)定位步驟73.4BADV-Hop算法的工作流程74仿?真補(bǔ)84.1仿真環(huán)境84.2結(jié)果與分析95觸語(yǔ).11摘要:為了減少DV-Hop算法對(duì)于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的定位誤差，我利用編蝠算法(B

2、A)和DV-Hop算法相融合的傳感器節(jié)點(diǎn)定位方法(BADV-Hop)。在DV-Hop算法的第三階段，利用編蝠算法代替最小二乘法來(lái)計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，以降低定位誤差。相對(duì)于DV-Hop算法，BADV-Hop算法提高了傳感器的節(jié)點(diǎn)定位精度，具有較高的應(yīng)川價(jià)值，利川MATLAB仿真工具仿真出的結(jié)果驗(yàn)證了BADV-Hop的有效性。關(guān)鍵詞：DV-Hop算法；編蝠算法;節(jié)點(diǎn)定位1引言無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)足節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)，當(dāng)前傳感器節(jié)點(diǎn)定位算法分為:距離奮關(guān)和距離無(wú)關(guān)的定位算法［2］。距離有關(guān)定位算法山于受到外界環(huán)境因素的干擾比較人，所以獲得的誤差較大，且成本高［3］;

3、距離無(wú)矢定位算法主耍有質(zhì)心算法、DV-Hop算法，這類定位算法無(wú)需額外硬件支持，功耗低，成為當(dāng)前主耍研究方向［4-5］。DV-Hopp:法實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，只需要少景的錨節(jié)點(diǎn)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)未知節(jié)點(diǎn)的定位，備受關(guān)注，但是精度杏待提高［6］。為此，學(xué)者們提出一些改進(jìn)的DV-Hop算法，如文獻(xiàn)［7］小將RSS1策略引入到DV-Hop算法節(jié)點(diǎn)距離計(jì)算中，減小節(jié)點(diǎn)間誤差，提&定位精度；文獻(xiàn)［8］在DV-Hop算法?中引入介質(zhì)訪問(wèn)機(jī)制來(lái)調(diào)節(jié)距離誤差;文獻(xiàn)［9］通過(guò)引入最住調(diào)整因子對(duì)每個(gè)錨節(jié)點(diǎn)計(jì)算的距離進(jìn)行修正，從Ifij減小了平均跳距的計(jì)算誤差。采川遺傳算法、梭擬退火算法、蛙

4、跳算法、粒子群算法等群智能算法對(duì)DV-Hop算法的誤差進(jìn)行校正，一定程度上提高了DV-Hop算法的定位精度［9-11］。蝙蝠算法(BA)足一種群智能優(yōu)化算法,在準(zhǔn)確性和旮效性方面相較其他算法有很人優(yōu)勢(shì)，II沒(méi)有許多參數(shù)要凋整，為DV-Hop算法誤差校正提供了?一種新的研究思路［1-2］。為了減少無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的定位誤差，提出一種改進(jìn)蝙蝠算法(BA)和DV-Hop算法相融合的傳感器節(jié)點(diǎn)定位方法(BADVHop)。在DV-Hop算法的第三階段，利川蝙蝠算法代替最小二乘法來(lái)計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，并對(duì)蝙蝠算法進(jìn)行改進(jìn)避免算法陷入局部最優(yōu)，最后在Matlab上對(duì)算法

5、性能進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)果表明，BADV-hop定位算法在不同錨節(jié)點(diǎn)密度、不同通信半徑、不同節(jié)點(diǎn)數(shù)量以及定位精確度等方而表現(xiàn)出良好性能。2DV-Hop定位算法及誤差分析2.1DV-Hop定位算法工作步驟第一階段:計(jì)算節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)。信標(biāo)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一個(gè)廣播信號(hào)，鄰居節(jié)點(diǎn)接收到倌號(hào)后，記錄倌標(biāo)節(jié)點(diǎn)的少標(biāo)倌息，并保存每個(gè)倌標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)，然后向其他的鄰店傳感器節(jié)點(diǎn)傳播，通過(guò)該方法，WSN網(wǎng)絡(luò)中全部節(jié)點(diǎn)可以得到信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置信息和與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)間的跳數(shù)。第二階段:估算到信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的跳段距離。通過(guò)第?一階段r;，每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)就可以得到艽他信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的少標(biāo)值和跳數(shù)，然后通過(guò)

6、式⑴計(jì)算t?均每跳距離，同吋將每跳'r?均距離廣播至網(wǎng)絡(luò)中，未知節(jié)點(diǎn)將平均每跳距離值與最小跳數(shù)值相乘，得到其與倌標(biāo)節(jié)點(diǎn)間的距離：式中，hi是信標(biāo)節(jié)點(diǎn)i和j之間的跳數(shù)，(xi，yi)、(xi,yi)是信標(biāo)節(jié)點(diǎn)i，j的坐標(biāo)。第三階段:通過(guò)最大似然法計(jì)算自身位置。設(shè)P1(x1,y1),P2(X2,Y2),-,Pn(Xn,yn)表示n個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，待定位節(jié)點(diǎn)位置為(x，y),其與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)估計(jì)距離分別為d1，d2，一dn-1,可以建立式(2)的方程：(A—x)2+(y,-y)2=d；(x2-x)2+(y2-y)2=d;(2)(vM-x)2+(jfl-y)2=<

7、；第一個(gè)方程組減山最后一個(gè)方程后，得到：2(x,-xn)x+2(yi-yn)y=-x；2(X2-Xn)X+2(V2-yn)y=x22~x~n+y22-y~n~d2+dn(3)參2(x?.—xn)x+2(yn^-yn)y=x2n^-x；一Z一1+<用線性方程組表示為AL=b，其中:「2(x「xJ2(y,-yn)-[2(xLZJ在無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)距過(guò)程巾，不可避免會(huì)產(chǎn)屯一些隨機(jī)誤差，這樣線性方程組為AL+N=b,N為誤差l4fi,最小二乘法的求解方程為:L=(ATA)~lATbDV-Hop定位誤差分析設(shè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)(xi,yi)，i=1,2,…，n，與未知節(jié)點(diǎn)(x,

8、y)的實(shí)際距離為rPi=1,2，…，n測(cè)距誤差為q，