基于蛙跳算法的無線傳感器網(wǎng)絡定位

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1、劉杰慧，等基于蛙跳改進算法的無線傳感器網(wǎng)絡定位基于蛙跳改進算法的無線傳感器網(wǎng)絡定位*劉杰慧，王穎，謝萍，王茜（華北電力大學控制與計算機工程學院，北京市102206）摘要：針對無線傳感器網(wǎng)絡（WSNs）定位過程當中傳統(tǒng)的DV-Hop定位算法在計算錨節(jié)點與未知節(jié)點之間的平均跳距時存在較大誤差的問題，本文根據(jù)蛙跳算法（SFLA）計算速度快，全局搜索尋優(yōu)能力強的優(yōu)勢，結合定位的實際問題，提出了一種改進的蛙跳算法。并將其引入到DV-Hop的算法設計中，實現(xiàn)節(jié)點的定位。關鍵詞：蛙跳算法、無線傳感器網(wǎng)絡、節(jié)點定位、DV-Hop算法Wirelesssensornetw

2、orklocalizationbasedonimprovedalgorithmleapfrogLIUJie-hui,WANGYing,XIEPing,WANGXi(Schoolofcontrolandcomputerengineering,northchinaelectricpoweruniversity,Beijing,102206)Abstract：Existsforwirelesssensornetworks(WSNs)positioningprocessoftraditionalDV-Hoplocalizationalgorithmtocalc

3、ulatetheaveragejumpbetweenanchornodesandunknownnodesfromtheproblemwhenlargeerrors,accordingtoleapfrogalgorithm(SFLA)computingspeed,globalSearchoptimizationcapabilityadvantages,combinedwiththepracticalproblemslocatingproposedanimprovedleapfrogalgorithm.AndintroducedintotheDV-Hopa

4、lgorithmdesign,therealizationofpositioningnodes.Keyword：Leapfrogalgorithm,wirelesssensornetwork,thenodelocalization,DV-Hopalgorithm劉杰慧，等基于蛙跳改進算法的無線傳感器網(wǎng)絡定位0.引言無線傳感器網(wǎng)絡（WSN）[1,2]是一種新的獲取信息和處理信息的技術。其在入侵監(jiān)測、目標跟蹤和定位相關領域有廣泛的應用前景。無線傳感器網(wǎng)絡的許多應用都需要傳感器節(jié)點明確其自身的位置信息，缺少位置信息的監(jiān)測消息幾乎沒有什么價值。這里必須解決的關

5、鍵問題是如何確定無線傳感器網(wǎng)絡中節(jié)點的位置信息。因此，定位技術[3-5]作為無線傳感器網(wǎng)絡的關鍵技術之一，其定位算法也引起了國內(nèi)外越來越多學者的普遍關注。目前的無線傳感器網(wǎng)絡定位技術大體可分為兩類，分別是基于測距和非測距的定位技術。DV-Hop算法[6]是現(xiàn)有應用最廣泛的無需測距定位算法之一，但是該算法的定位精度不是很理想。就這一問題，已經(jīng)有很多專家學者對其進行了改進。文獻[7]提出由改進DV-Hop算法得到的估算位置然后再利用粒子群優(yōu)化算法對其進行校正。將定位問題看成一個多維優(yōu)化問題。文獻[8]在分析了DV-Hop算法中多邊測量法的基礎上，提出了一種

6、自適應人工蜂群算法，并將其應用于未知節(jié)點坐標的計算階段，實現(xiàn)節(jié)點定位。文獻[9]針對DV-Hop的一種經(jīng)典改進算法LPC中對影響定位精度的三個重要參數(shù)：錨節(jié)點數(shù)目、節(jié)點數(shù)目、節(jié)點通信半徑，進行了進一步優(yōu)化提高了定位精度。文獻[10]針對DV-Hop算法中平均每跳距離的計算方式進行了改進，利用蛙跳算法來求解平均每跳距離，使其更接近實際值，從而提高最終定位結果的精確度。本文針對DV-Hop算法在計算未知節(jié)點坐標是精度不高這一缺陷，將節(jié)點定位問題轉(zhuǎn)化成最優(yōu)化求解問題，結合蛙跳算法的優(yōu)勢，并對蛙跳算法進行了改進，將改進后的蛙跳算法應用到DV-Hop算法中，提出

7、了一種基于改進蛙跳算法的DV-Hop改進方案。通過仿真實驗結果表明，改進的算法較傳統(tǒng)DV-Hop算法在精度和穩(wěn)定性上均有明顯的提高。2.DV-Hop算法DV-Hop算法是由美國路特葛斯大學的DragosNiculescu等人根據(jù)距離矢量路由和GPS定位的思想提出的一種分布式定位算法。其定位過程分為三個步驟：1)計算未知節(jié)點與錨節(jié)點之間的最小跳數(shù)。每個錨節(jié)點采用距離矢量路由協(xié)議向范圍內(nèi)的鄰居節(jié)點廣播其位置信息，其中包括錨節(jié)點的坐標和跳數(shù)，跳數(shù)的初始值為0，接收節(jié)點記錄到每個錨節(jié)點的最小跳數(shù)，忽略相同錨節(jié)點的較大的跳數(shù)信息，將跳數(shù)加1后轉(zhuǎn)發(fā)給鄰居節(jié)點，最終

8、獲得全網(wǎng)每個節(jié)點到每個錨節(jié)點的最小跳數(shù)。2)計算未知節(jié)點到錨節(jié)點的距離劉杰慧，等基于蛙跳改進算