[发明专利]加权分布式DV-HOP三维定位算法

说明书

技术领域

本发明涉及的是无线传感网络中节点定位的加权分布式DV-HOP三维定位算法(3D-WD-DVHOP)。属于无线传感器网络应用技术领域。

背景技术

定位就是确定事件发生的位置或采集数据的节点位置信息，是无线传感器网络功能之一。位置信息是传感器节点采集数据中不可缺少的部分，没有位置信息的监测消息是毫无意义的。无线传感器网络的定位技术根据定位机制可以分为基于测距的定位算法和非测距的定位算法。基于测距的定位算法因为存在着大量的硬件开销，不被广泛采用。非测距定位算法依靠网络中少量的位置已知的锚节点，通过邻居节点间有限的通信和某种定位机制估算网络中所有未知节点的位置。开销较小，但是误差较大。

无线传感器网络中的定位算法目前主要集中在二维定位算法，比较有效的三维定位算法较少，且大都是在现有的二维定位算法基础上扩展得到的，如传统的三维DV-HOP算法(3D-DVHOP)算法；3D-DVHOP算法采用加权平均方法计算全网平均跳距，然后计算每个信标节点的平均跳距与全网平均跳距之间误差，最后，根据这个误差和全网平均跳距计算得出信标节点的平均每跳距离。全网平均跳距会产生一定的误差，同时在利用跳数和跳距计算距离时，采用最近信标节点的平均跳距，没有反映出全网络的信标节点对未知节点的约束。

发明内容

本发明主要针上述缺陷，通过加权平均策略，提出加权分布式DV-HOP三维定位算法。本发明的设计方案如下：

1.平均跳距计算误差的处理

在3D-DVHOP算法中，平均跳距的计算是通过两节点之间的距离除以两节点之间的跳数得到的。如图1中，L1和L3之间的平均跳距就等于L1和L3之间的直线距离除以他们之间的跳数。然而节点之间的距离一般都是折线，不是直线，这样计算平均跳距就会产生误差。

因此，这里采用加权平均方法来计算平均跳距，如要计算锚节点i针对其周围环境的平均跳距，通过公式(1)分别计算出锚节点i针对其他锚节点的平均跳距。

3DDAHij=(x1-xj)2+(yi-yj)2+(zi-zj)2hij(i≠j)---(1)]]>

其中，3DDAH_ij表示三维空间中锚节点i到锚节点j的平均跳距，(x_i，y_i，z_i)表示信标节点i的坐标，(x_j，y_j，z_j)表示信标节点j的坐标，h_ij表示信标节点i和j之间的跳数。

通过公式(2)选取跳数的倒数作为权值，对所有计算出的平均跳距进行加权处理，最终得到锚节点i针对其周围环境的平均跳距。这样可以抵消3D-DVHOP算法计算平均跳距时较远锚节点带来的误差。