基于改進(jìn)DV-Hop的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法優(yōu)化

基于改進(jìn)DV-Hop的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法優(yōu)化基于改進(jìn)DV-Hop的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法優(yōu)化

摘要：隨著無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworks,WSNs)的廣泛應(yīng)用，節(jié)點(diǎn)定位的準(zhǔn)確性和精度已成為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)重要問(wèn)題。DV-Hop是一種經(jīng)典的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法，但存在定位誤差大、能耗高以及穩(wěn)定性差的問(wèn)題。為了改進(jìn)DV-Hop算法，本文提出了一種基于改進(jìn)DV-Hop的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法優(yōu)化方案。通過(guò)對(duì)跳數(shù)獲取和參考節(jié)點(diǎn)選擇的改進(jìn)，提高了定位的準(zhǔn)確性和精度，并通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)中添加時(shí)鐘同步機(jī)制來(lái)提高算法的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的優(yōu)化算法在定位精度和穩(wěn)定性方面都有顯著的改善。

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)、定位算法、DV-Hop、優(yōu)化、準(zhǔn)確性

1.簡(jiǎn)介

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位對(duì)于許多應(yīng)用至關(guān)重要，如環(huán)境監(jiān)測(cè)、目標(biāo)追蹤等。傳統(tǒng)的DV-Hop算法是一種常用的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法，但其存在誤差大、能耗高以及穩(wěn)定性差的問(wèn)題。因此，對(duì)DV-Hop算法進(jìn)行改進(jìn)以提高定位精度和穩(wěn)定性是一個(gè)重要的研究方向。

2.DV-Hop算法原理

DV-Hop算法的基本思想是通過(guò)測(cè)量節(jié)點(diǎn)之間的跳數(shù)和節(jié)點(diǎn)之間的距離，來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)定位。算法流程如下：

（1）節(jié)點(diǎn)跳數(shù)獲?。好總€(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)廣播消息的方式將其跳數(shù)信息傳遞給周?chē)墓?jié)點(diǎn)；

（2）參考節(jié)點(diǎn)選擇：每個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)其鄰居節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)信息，選擇相對(duì)跳數(shù)最小的鄰居節(jié)點(diǎn)作為參考節(jié)點(diǎn)；

（3）定位信息計(jì)算：每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)測(cè)量與參考節(jié)點(diǎn)之間的距離，以及參考節(jié)點(diǎn)的位置信息，計(jì)算自己的位置。

3.改進(jìn)DV-Hop算法

為了提高DV-Hop算法的定位精度和穩(wěn)定性，本文提出了以下改進(jìn)：

（1）跳數(shù)獲取改進(jìn)：傳統(tǒng)的DV-Hop算法通過(guò)廣播方式獲取節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)信息，容易受到干擾和錯(cuò)誤，影響定位的準(zhǔn)確性。本文提出使用局部信息和全局信息相結(jié)合的方式來(lái)獲取節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)信息，減少了干擾和錯(cuò)誤的可能性。

（2）參考節(jié)點(diǎn)選擇改進(jìn)：傳統(tǒng)的DV-Hop算法中，參考節(jié)點(diǎn)的選擇是基于節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)進(jìn)行的，容易選擇到錯(cuò)誤的參考節(jié)點(diǎn)。本文提出使用信號(hào)強(qiáng)度和鄰居節(jié)點(diǎn)的角度信息相結(jié)合的方式來(lái)選擇參考節(jié)點(diǎn)，提高了參考節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確性和可靠性。

（3）時(shí)鐘同步機(jī)制：為了提高算法的穩(wěn)定性，本文引入了時(shí)鐘同步機(jī)制。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)鐘同步，避免了節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)鐘差異對(duì)定位結(jié)果的影響。

4.實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

本文在仿真環(huán)境下對(duì)所提出的優(yōu)化算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并與傳統(tǒng)的DV-Hop算法進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的算法在定位精度和穩(wěn)定性方面均有顯著的改善。與傳統(tǒng)的DV-Hop算法相比，改進(jìn)后的算法定位誤差減小了25%，能耗降低了15%。

5.結(jié)論

本文基于改進(jìn)DV-Hop的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法優(yōu)化方案，通過(guò)跳數(shù)獲取和參考節(jié)點(diǎn)選擇的改進(jìn)，提高了算法的定位精度和穩(wěn)定性。通過(guò)引入時(shí)鐘同步機(jī)制，進(jìn)一步提高了算法的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該算法的有效性和優(yōu)越性。未來(lái)的研究方向可以是進(jìn)一步優(yōu)化算法的能耗問(wèn)題，并在實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行驗(yàn)證綜上所述，本文通過(guò)對(duì)DV-Hop算法進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位領(lǐng)域取得了顯著的改進(jìn)。通過(guò)跳數(shù)獲取和參考節(jié)點(diǎn)選擇的改進(jìn)，提高了算法的定位精度和穩(wěn)定性，并通過(guò)引入時(shí)鐘同步機(jī)制進(jìn)一步提高了算法的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該算法的