基于RSSI比例系數跳數加權的DV Hop定位算法

蔡燕 陳華

摘要：針對現在的DVHop算法介紹了一種基于RSSI比例系數跳數加權的DVHop算法。首先，根據不同平均跳距處的RSSI值，選取出最大平均跳距處的RSSI值，求出加權因子對跳數進行加權，然后求出所有平均跳距的均值作為信標節點的跳距校正值，從而使得網絡中獲取的跳數和平均跳距更接近準確值，達到減少定位誤差的效果。仿真實驗表明：相比于傳統算法，該改進算法定位誤差明顯減少。

關鍵詞：無線傳感器網絡；DVHop定位算法；跳數

無線傳感器網絡是由許多低成本，小規模的傳感器節點構成，通過部署在監測區域的節點以自組多跳的無線通信方式來獲取網絡中對象的信息。所以在眾多的無線傳感器網絡研究中，節點定位越來越受學者們的重視。

無線傳感器網絡按節點自定位算法可分為Rangefree的定位算法和rangebased的定位算法兩類。比如說centroid、DVHop、Amorphous、APIT等是基于Rangefree的方法。其中經常用于網絡節點自定位的有DVHop算法。改算法類似于傳統網絡中的距離向量路由機制，該算法定位過程簡單，覆蓋度高而被廣泛運用。但是，算法計算過程中存在較大誤差，定位精度不高。本文介紹了一種基于RSSI比例系數跳數修正的改進算法，利用所求出的RSSI比例系數加權跳數值，并且通過對平均跳距取均值的方法來求跳距校正值，使得網絡中獲取的跳數和平均跳距更接近準確值，達到減少定位誤差的效果。

1 改進DVHop算法步驟及算法分析

（1）信標節點廣播一個數據包，數據包中的信息有錨節點的坐標位置和初始值為0的跳數。網絡中的節點記錄與信標節點之間的最小跳數，然后加1轉發到其鄰居節點。

（2）我們要計算平均每跳距離，就需要根據所得到的最小跳數值和錨節的坐標。

（3）求出的錨節點所對應的平均跳距，選取出最大的平均跳距。

（4）跳數字段更新跳數信息。

（5）根據所更新的跳數，求解平均每跳距離，此時的平均跳距為更新后的跳距，求出所有更新后的平均跳距的平均值并把它作為信標節點跳距校正值。

（6）利用更新后的跳數信息計算出來的平均跳距的均值，按照下式計算待定位節點到錨節點的距離。

（7） 利用極大似然估計法計算待定位節點坐標。

2 算法仿真

本文利用MATLAB仿真工具對兩種算法進行性能估計，下面通過部分數據定量分析兩種算法的定位誤差。表1和表2 分別列出了在通信半徑為R=55m，錨節點數為不同比例和在錨節點比例20個，通信半徑不同兩種條件下的部分定位誤差的數據。

圖2表示在網絡節點總數為150個，信標節點數分別取15，20，25，30，35個的條件下，兩種算法的平均定位誤差隨信標節點比例變化的仿真結果。從圖中可以看出，當通信半徑R=55m時，改進算法的定位誤差相對于原DVHop算法下降了18.9%左右，定位精度較高，當R=60m時，下降了18.3%左右。當錨節點數相同時，通信半徑為60m時的定位誤差要低于通信半徑為55m的誤差值。

3 總結

根據不同平均跳距處的RSSI值，選取出最大平均跳距處的RSSI值，求出加權因子對跳數進行加權，然后求出所有平均跳距的均值作為信標節點的跳距校正值，從而使得網絡中獲取的跳數和平均跳距更接近準確值，達到減少定位誤差的效果。仿真實驗表明，改進算法具有較好降低定位誤差的作用，相比于傳統算法，該改進算法定位誤差明顯減少。

參考文獻：

[1]任豐原，黃海寧，林闖，等.無線傳感器網絡[J].軟件學報， 2003， 14（7）： 12821291.

[2]馬祖長，孫怡寧，梅濤，等.無線傳感器網絡綜述[J].通信學報， 2004，25（4）： 114124.

作者簡介：蔡燕（1983），女，江西贛州人，碩士，講師，主要從事計算機科學與技術，地理信息方面的研究；陳華（1982），男，江西贛州人，碩士，講師，主要從事計算機科學與技術，無線傳感器網絡方面的研究。