無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的DV—HOP定位改進(jìn)算法

在同等條件下，改進(jìn)的測距誤差始終是低于原DV—Hop算法的，且不同的通信半徑對測距誤差也會產(chǎn)生不同的結(jié)果。圖3中，通信半徑為10 m，改進(jìn)后的算法平均測距誤差比原算法降低1．45 m；圖4中，通信半徑為20m，改進(jìn)后的算法平均測距誤差比原算法降低1．67 m。這是因為隨著通信半徑的變化，會對節(jié)點(diǎn)間的跳數(shù)和平均跳距產(chǎn)生影響。由于本文改進(jìn)后的算法是用全網(wǎng)的平均跳距代替單個節(jié)點(diǎn)的平均跳距，這樣使得對平均跳距的估計更為準(zhǔn)確，估算距離也就越準(zhǔn)確，越接近實際的距離。
3．2 定位誤差
定位誤差(Localization Error，LE)是指通過定位算法測量估計的坐標(biāo)與實際坐標(biāo)之間的差值，用這種差值除以節(jié)點(diǎn)的通信半徑，就是定位誤差率。計算方法如下：

其中，(x，y)為未知節(jié)點(diǎn)的實際坐標(biāo)，(xi，yi)為定位算法所估計出來的坐標(biāo)；R為節(jié)點(diǎn)的通信半徑。
圖5和圖6是節(jié)點(diǎn)總數(shù)分別為100和300、節(jié)點(diǎn)通信半徑為10 m時，本文改進(jìn)算法、DV—Hop算法和參考文獻(xiàn)中的算法三者在錨節(jié)點(diǎn)比例不同時的定位誤差比較結(jié)果。從兩幅圖中可以看出，在相同的半徑和錨節(jié)點(diǎn)的環(huán)境下，改進(jìn)算法的定位誤差率要低于DV—Hop算法和參考文獻(xiàn)中的算法。但是在錨節(jié)點(diǎn)比例較低的情況下，節(jié)點(diǎn)的定位誤差較大。這是因為錨節(jié)點(diǎn)較少時，未知節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)之間的距離變遠(yuǎn)，導(dǎo)致計算平均距離時會產(chǎn)生很大的誤差。因此隨著錨節(jié)點(diǎn)比例的增加，能夠有效地減小定位誤差。

圖5中，當(dāng)錨節(jié)點(diǎn)的比例為30％時，DV—Hop的定位誤差率為43．25％，參考文獻(xiàn)算法的定位誤差率為33．37％，而本文改進(jìn)算法的定位誤差率為28．34％。圖6中，當(dāng)錨節(jié)點(diǎn)的比例為30％時，DV—Hop的定位誤差率為26．89％，參考文獻(xiàn)算法的定位誤差率為14．95％，而本文改進(jìn)算法的定位誤差率為10．21％。由此說明，本文的改進(jìn)算法要優(yōu)于其他兩種算法。這是因為在參考文獻(xiàn)中，只考慮了平均跳距一個因素對定位誤差的影響，而本文改進(jìn)算法則是從平均跳距的改進(jìn)和利用連通度的不同選取錨節(jié)點(diǎn)兩個方面考慮，使其定位誤差進(jìn)一步地減小。

結(jié)語
本文首先介紹了DV—Hop算法的基本思想，針對經(jīng)典的DV—Hop算法中存在的定位精度不高的缺陷，提出了兩點(diǎn)改進(jìn)：
單個錨節(jié)點(diǎn)所估計的平均跳距來代替全網(wǎng)的平均跳距，會產(chǎn)生很大的誤差，因此平均跳距利用全網(wǎng)平均跳距與單個錨節(jié)點(diǎn)估計的平均跳距的均值來修正；
根據(jù)連通度的不同選擇最優(yōu)的三個錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行三邊定位計算，以提高定位精度。
仿真實驗數(shù)據(jù)表明，改進(jìn)后的算法降低了測距誤差，與參考文獻(xiàn)等提出的算法比較，定位誤差率進(jìn)一步降低，從而提高定位精度。且在改進(jìn)的過程中，沒有添加硬件成本。