改進的無線傳感器網絡DV-Hop節點定位算法

童宇行，黃 鵬，劉玉紅

(蘭州交通大學 電子與信息工程學院，甘肅 蘭州 730070)

無線傳感器網絡WSN(Wireless Sensor Network)是由大量安放在監測區域內的無線傳感器節點組成[1]。具有低成本、體積小、傳輸距離遠等優勢，廣泛應用于軍事、醫療環境監測等方面[2]。

在無線傳感器網絡的應用中，傳感器節點的位置信息至關重要，無論是環境監測、地震實時監控或者礦井危險監測等應用場合都需要傳感器節點提供精確的位置信息[3]。無線傳感器網絡節點定位算法根據是否測量節點間距可以分為兩大類：基于測距(Range-Based)的定位技術和無需測距(Range-Free)的定位技術[4]。測距技術有RSSI、TOA、TDOA[5]等，無需測距的定位算法有質心算法、APIT算法、DV-Hop算法和凸規劃算法等[5]。本文在文獻[6]的基礎上，利用粒子群(PSO,Particle Swarm Optimization)優化算法對定位結果進行優化處理，以得到良好的定位精度。

1 DV-Hop定位算法

DV-Hop算法[7]的基本原理是距離向量路由機制[8]，主要通過距離矢量和跳數信息來估測未知節點到錨節點的距離。

DV-Hop算法主要由以下3個步驟組成[9]：

(1)網絡中所有的錨節點以洪泛的方式將自身的位置信息以及跳數信息傳播給相鄰節點，其中跳數信息初始值為0。接收節點只保留到每個錨節點的最小跳數，忽略同一個錨節點發送的較大的跳數信息。然后將跳數值加1并繼續轉發給鄰居節點，最終整個網絡中所有節點都能保留自身到每個錨節點的最小跳數；

(2)每個錨節點記錄了其他錨節點的位置信息和跳數信息后，此時可以利用式(1)來估算錨節點之間的平均每跳距離，然后將此平均跳距廣播到整個網絡。……