[发明专利]基于M-CG改进的无线传感器网络DV-HOP定位优化方法

说明书

本发明公开了一种基于M‑CG改进的无线传感器网络DV‑HOP定位优化方法，包括：S1、初始化设置网络中节点的通信半径，并完成信标节点与未知节点的随机网络拓扑部署，所有信标节点将自身的信息与跳数值广播给周围邻居节点；S2、网络中的未知节点通过接收到邻居节点广播的信息包，并进行转发使网络中全部节点都得到距离参考信标节点的原始最小跳数；S3、计算各个信标节点之间新的最小跳数；并计算对未知节点到信标节点之间新的最小跳数；S4、计算平均每跳距离，并通过各个节点之间新的最小跳数值的归一化作为权值优化平均每跳距离；S5、计算各个未知节点与信标节点之间的距离；S6、计算未知节点的估计坐标；S7、迭代求精。该方法提升算法的鲁棒性和定位精度。

技术领域

本发明涉及一种基于M-CG改进的无线传感器网络DV-HOP定位优化方法。

背景技术

科学与计算机网络技术、无线网络通信技术、传感器技术等的飞速进步，加速了无线传感器网络技术的成长。无线传感器网络技术(Wireless Sensor Network，简称WSN)将大量的、微型的、不规则的传感器布置在待监测区域，然后通过无线通信网络将传感器检测到的数据传播到相关的信息处理中心，从而形成的一种多跳自组织网络。作为全球未来四大技术之一，WSN将不断掀起各行各业的新浪潮。伴随着物联网(Internet of Things，简称IoT)技术的飞速发展，WSN技术因其可靠性、自组织性、容错性与部署快速等特点成为物联网中至关重要的技术。WSN的发展不断给我们的生活带来质的改变。目前己遍及军事侦探、自然灾害的监测与预防、农业生产、医疗健康、环境信息监测等多个领域，在减少人力物力的同时，又极大地提高了信息采集的快速性、全面性，弥补传统技术信息采集的困难性、不及时性等缺点。

WSN在实际生活中的应用都需要知道节点自身的位置，比如森林大火发生的时候，就需要快速定位火灾的源头；在发生地震、洞井塌方等地质灾害的时候，为了快速疏散人员，减少人力、物力、财力的损失，需要快速定位到灾害中心。所以，对WSN中的节点定位技术的研究是非常重要的。如果WSN只能获取到海量的数据，却无法知道这些数据的具体位置，即使是知道了这些数据，也是无法有任何作用的，使用不知道位置的数据作研究是徒劳的且没有意义的。如果能够实现定位技术，就能够预测目标行为、快速定位目标，分析数据并根据数据的趋势进行相应的预测。因此，节点定位技术一直是WSN中的研究重点，更是所有实际应用的基础与前提。

对于无线传感器网络DV-HOP算法虽然有很多优点，但是DV-Hop算法是通过距离矢量信息和网络的连通性对未知节点进行定位，并不是直接对节点间距离进行测量，该算法本身会对定位的准确度有一定的影响。其误差产生原因主要有以下几个方面:1.在传统DV-Hop算法或改进的DV-Hop算法中，一般情况下节点都是随机分布的，如果两节点之间的传播路径与直线差距偏大，且节点之间跳数越多，对距离进行估计产生的误差越大。2.在第二阶段估算未知节点与信标节点间距离时使用的是同一跳距，采用单一的平均跳距来估算距离并不能反映出网络的真实情况，定位精度必然会受到影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于M-CG改进的无线传感器网络DV-HOP定位优化方法，通过曼哈顿距离和欧几里德距离结合真实反应两个节点之间原始跳数路径距离为参考，计算出信标节点之间直线距离对应的新跳数，并使用CG算法对其未知节点的估计坐标进行迭代求精，提升了算法的鲁棒性和定位精度。

为了实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供的一种基于M-CG改进的无线传感器网络DV-HOP定位优化方法，其特征在于包括：

S1、初始化设置网络中节点的通信半径，并完成信标节点与未知节点的随机网络拓扑部署，所有信标节点将自身的信息与跳数值广播给周围邻居节点；

S2、网络中的未知节点通过接收到邻居节点广播的信息包，并进行转发使网络中全部节点都得到距离参考信标节点的原始最小跳数；