一种用于无线传感器网络节点递增式定位的新方法

针对递增式无线传感器节点定位中的误差累积问题,提出了一种基于最优加权最小二乘估计的节点定位改进方法,以提高节点的定位精度.在加权最小二乘估计法中,以加权系数为核心,对加权最小二乘进行改进,在估计误差方差矩阵最小时得出最优加权最小二乘的无偏估计解,此时权值可根据方差阵的逆阵来取得最高精度的估计值.仿真结果表明,此方法能有...     

基于跳数分类的改进DV-Hop节点定位算法

在传统DV-Hop节点定位算法中,不同的网络节点密度使得节点之间不同跳数的平均每跳距离差异较大,跳数越多误差越大.为了减小平均每跳距离差异对节点定位精度的影响,提出一种DV-Hop改进算法.改进算法首先提出跳数分类的策略对网络中不同的跳数进行分类,以减小不同跳数之间平均每跳距离差异的影响,提高节点的定位精度;然后对加权最小二乘估计进行改进,采用改进的权系数取值策略来适应累积误差的非线性变化,从而更好地控制不同跳数在最小二乘估计中的权重,以减小因跳数增加而产生的累积误差,进一步提高节点的定位精度.实验结果表明,改进算法可以有效地减小平均每跳距离差异以及高跳数对节点定位的影响,节点定位性能显著优于传统DV-Hop节点定位算法,相较于对比文献也有一定的提升,并且对不同的网络节点密度具有更好的适应性.     

基于坐标系统拓展的改进定位算法

针对为了降低成本和提高定位节点的覆盖率,将已经定位的节点升级为锚节点,并并利用其其迭代定位又而带来的了误差累积问题。针对该问题,本文提出一种改进的基于无线传感器网络坐标系统拓展定位算法,在拓展局部坐标过程中融合加权最小二乘法来抑制累积误差,从而提高节点定位精度。仿真结果表明,当测距误差小于20%和网络规模增大时,网络节点定位误差小于15%,且定位覆盖率为95%。     

无线传感器网络中的节点自适应周期定位

无线传感器网络节点自定位算法是无线传感器网络系统的重要组成部分,是无线传感器网络中所有应用得以实现的基础。基于最小二乘估计的自适应周期定位算法采用周期定位机制控制网络中节点定位,使用基于接收信号强度指示的测距技术获取节点间距离,启动定位周期,直至定位周期终止,完成定位。未知节点采用极大似然估计得到初解,使用最小二乘估计获得自身位置坐标的最终解。仿真实验表明,基于最小二乘估计的自适应周期定位算法能显著提高网络中未知节点的定位率,有效抑制测距误差的传播,提高了节点定位精度。     

无线传感器网络TPSN-RBS联合时间同步算法

针对大规模多跳传感器网络节点间所存在的同步误差及其累积误差问题,提出了一种基于加权最小二乘法的TPSN-RBS联合时间同步算法.该算法充分利用可监听到的消息,通过加权最小二乘法估计得到节点逻辑时钟的时间偏移和频率偏移的最优解.用Cramér-Rao下界对本算法进行性能分析,同时与TPSN算法进行仿真对比,结果表明:该算法提高了节点间的同步精度,且在节点密集的大规模无线传感器网络中,在保证较低通信量的同时降低了累积误差.     

基于DBSCAN的无线传感网定位方法

在NLOS传播环境下,为了获得更好的定位性能,由多个已知传感器节点测量来自未知节点的电波到达时间TOA,对TOA测量数据进行分组处理和加权最小二乘估计进而获得未知节点的初步定位结果,依据多次测量和估计并采用DBSCAN进行聚类处理从而剔除坏点获得较小的定位误差,实现了对未知节点的精确定位,最后进行实验仿真。计算机仿真结果表明所提出的定位方法能有效地抑制NLOS误差,具有较小的定位误差,鲁棒性较强,并较其他传统定位法进一步提高了定位精度。     

椭球约束下减小三维定位中的非视距误差

采用精度较高的TOA测距方法对位于三维表面的节点进行定位时,非视距传播现象会造成测距值出现较大的正向误差。针对非视距误差提出一种判别算法,对参与定位的锚节点进行筛选,剔除掉非视距误差较大的锚节点,再用残差加权算法进行最终的位置估计。与最小二乘法和残差加权法相比,能够有效地减小非视距误差的影响,具有更高的定位精度。     

水下基于层级的约束加权最小二乘时差定位

针对距离无关定位算法与距离相关定位算法中定位精度的问题,分析了误差对定位性能的影响及影响误差的因素,在最小二乘定位算法的基础上,提出了一种基于层级结构的约束加权最小二乘时差定位算法。该算法利用AUV( Autonomous Underwater Vehicle)对水下节点进行分层,使得具有层级和深度信息的信标节点升降至未知节点所在平面,从而将三维定位转换为二维定位,降低了算法的复杂度,同时避免了距离未知节点较远的信标节点对定位的影响,提高了测距精度,使定位误差进一步降低。仿真结果表明,该算法在位置误差较小的情况下,可以明显地提高定位精度。     

基于最优跳距处理策略的无线传感器网络智能定位算法

针对传统DV-Hop算法存在较大定位误差及忽略锚节点自身误差的问题,提出了一种基于最优跳距处理策略(PSOHD)的智能定位算法。该策略充分考虑了网络拓扑结构和锚节点自身误差对定位精度的影响,首先对锚节点引入两个通信半径,并分别统计每个锚节点通信半径范围内的节点数;然后采用加权最小二乘估计修正锚节点间的平均跳距;最后对用于未知节点位置估计的平均跳距进行筛选并加权处理。另外在定位阶段引入了粒子群优化(PSO)算法对未知节点进行定位。仿真结果表明,在适当增加节点能量消耗的条件下,改进算法的定位精度有明显改善,是一种可行的无线传感器网络(WSN)节点定位的解决方案。     

多基地声纳系统中目标位置与速度联合估计

在多基地声呐系统中,为了利用时间和与多普勒频率量测同时估计运动目标的位置与速度,设计了一种闭式的估计器.其中,使用误差修正的方法,改善了传统的多步加权最小二乘估计器.该估计器只涉及线性加权最小二乘运算,在量测高斯噪声较小的情况下,均方误差可以达到克拉美罗下界(CRLB).通过计算机模拟对比了该估计器的均方误差与CRLB,并比较了其与传统多步加权最小二乘估计器的性能,结果表明:估计器的均方误差小于传统多步加权最小二乘估计器.     

基于UKF滤波的WSN节点定位研究

无迹卡尔曼滤波(UKF)模拟系统的后验概率密度函数,避免了扩展卡尔曼滤波(EKF)中引入的较大线性化误差的缺陷.本文提出了一种基于加权最小二乘法(WLSE)和UKF的无线传感器网络(WSN)节点定位算法.算法采用TOF测距技术测量未知节点到信标节点的距离,利用加权最小二乘法估算未知节点的初始位置,并采用UKF滤波对节点进行精确定位,同时与EKF滤波结果进行比较.相关分析结果表明,算法在TOF测距基础上,将加权最小二乘法和UKF滤波结合,可以较大提高节点的定位精度.     

无线传感器网络中基于能量检测的定位研究

在许多无线传感器网络的应用中,节点定位是其关键技术之一,而定位精度的高低在很大程度上取决于距离测量的精度。针对射频信号受各种干扰影响而出现测距不精确的问题,该文对能量检测采用改进的限幅平均滤波方法,校正测量的节点间点到点的距离,并优选信标节点,最后用加权最小二乘法进行定位。实验及仿真结果表明,本定位算法可以提高测距精度...     

基于跳数的无线传感器网络定位求精算法

节点本身的定位误差和节点间距离测量（或计算）误差的积累限制了无线传感器网络节点定位循环求精的功效。为有效提高定位精度,在继承加权最小二乘法优点的基础上,提出基于跳数的求精和与其相对应的节点相对置信度方法。增加节点定位计算的冗余度,可有效减小误差积累。将该方法应用于Robust Positioning定位算法中,构成一种新的RP—Hop定位算法。仿真实验结果表明,节点的定位精度可提高约10％。     

改进的距离重构三维定位算法

针对三维定位算法中节点坐标转换精度低的问题,在距离重构多维定位算法DR-MDS的基础上,提出了改进的距离重构三维定位算法。该算法在距离重构和MDS-MPA算法的思想下,采用优化的最小均方根偏差几何中心修正算法RMSDGCC(Root Mean Square Deviation-Geometric Center Correction),先计算出坐标转换矩阵,然后利用锚节点的几何中心对所有节点进行修正,实现节点从相对坐标向绝对坐标较高精度的转换。算法可以实现有效的坐标转换,获得较好的定位效果。实验结果显示,与原多维定位算法相比,在不引入测距误差的情况下,改进算法在测距半径为15 m时定位精度提高14%,定位误差缩小至0.63 m,测距半径为35 m时,定位精度提高87%,定位误差几乎为0。该改进算法在三维空间中有更高的节点定位精度。     

无线传感器网络的分区域质心定位算法

针对无线传感器网络（WSNs）质心定位算法定位精度较低和一般的改进型质心算法计算复杂及数据通信量大的问题,提出一种新的质心定位算法——分区域质心定位（RPCL）算法.该算法将包围未知节点邻居锚节点组成的三角形划分为7个区域,每个区域的确定1个质心作为未知节点的估计位置.仿真结果表明：RPCL算法的平均定位误差比一般的质心定位算法减小20％以上;参数优化后,误差减少到49％左右.     

基于RSSI的测距差分修正定位算法

为了抑制RSSI误差对无线传感器节点自身定位精度的影响,以三边定位算法为基础,定义了个体差异差分系数、距离差分系数和距离差分定位方程,把离目标节点最近的信标节点作为参考节点对基于RSSI的测距进行差分修正,并将差分法和质心法相结合提出了一种测距差分修正定位算法。该定位算法无需增加额外硬件开销,容易实现,定位误差可小于2.5m,适合于处理能力和能量有限的无线传感器网络节点。     

基于RSSI校正的无线传感器网络定位算法

为了使接收信号强度指示（RSSI）的测量误差对节点定位精度的影响程度达到最小化,提出一种基于RSSI高斯加权校正的质心定位算法.首先通过高斯函数滤去偏差较大的RSSI值,然后再对余下的RSSI值加权计算得到优化的RSSI测量值,并利用测量到的RSSI值计算出锚节点与未知节点之间的距离,然后根据计算出的距离对锚节点坐标加权,并通过质心定位算法求出未知节点的位置坐标.仿真实验表明：该算法相比基于RSSI的质心定位算法,定位覆盖率提升3％～6％,平均定位误差至少减少4％,是一种定位精度更高的算法.     

基于可靠信标和节点度估计距离的无线传感器网络定位算法

针对经典的DV-Hop、Amorphous等免测距无线传感器网络（WSN）定位算法信标节点选择不可靠、距离模糊和距离估计不准确等问题导致定位精度低,难以适应传感器节点分布不均匀应用的情况,提出了基于可靠信标和节点度估计距离的无线传感器网络定位算法（RDLA）。首先,通过跳数阈值和定位三角可靠度计算来选择引入误差小的信标节点;然后,利用节点度感知的距离估计方法计算单跳距离以解决距离模糊问题,在累积最小跳数路径（SHP）距离并修正使估计的最小跳数路径距离更准确;最后用双曲线定位方法提高定位精度。Matlab R2012a仿真结果表明：在节点均匀分布的应用中,RDLA的平均定位误差（ALE）比DV-Hop算法及其改进算法小;在节点非均匀和具有覆盖洞的C型分布的应用中,与DV-Hop算法及其改进算法相比,RDLA的ALE显著降低,几乎控制在28%以下。     

基于改进的RSSI无线传感器网络节点定位算法研究

研究无线传感器网络节点定位问题。接收信号强度值(RSSI)直接影响无线传感器网络节点定位准确度,而现有定位算法没有考虑锚节点的RSSI消息,造成节点定位精度低。为了提高无线传感器网络节点的定位精度,提出了一种基于RSSI的质心定位算法。首先通过无线信号强度计算出节点间RSSI值,然后把RSSI值转换成质心算法权值,最后采用质心定位算法对待测节点位置进行估计,获得节点的准确位置。仿真实验结果表明,与现有质心定位算法相比,基于RSSI的质心定位算法在不增加成本、通信功耗的情况下,提高了节点定位精度,降低了定位误差,适合各种规模的无线传感器网络的节点定位。     

基于山区地形的无线传感器网络三维定位机制

针对三维DV-hop无线传感器定位算法在实际地形中定位时误差较大的问题,提出了根据山区地形的网格数据进行较近点投影校正的无线传感器网络非测距三维定位算法。经典的三维DV-hop算法求出未知节点位置后,在该节点附近搜索3个离该节点较近且非共线的山区地形网格上的点,将该节点向上述3个点确定的面进行投影,投影点即为校正后的未知节点位置。山区地形多场景实验表明,该方法较大幅度减小了定位误差。