基于RSSI比例系数跳数加权的DV Hop定位算法

蔡燕 陈华

摘要：针对现在的DVHop算法介绍了一种基于RSSI比例系数跳数加权的DVHop算法。首先，根据不同平均跳距处的RSSI值，选取出最大平均跳距处的RSSI值，求出加权因子对跳数进行加权，然后求出所有平均跳距的均值作为信标节点的跳距校正值，从而使得网络中获取的跳数和平均跳距更接近准确值，达到减少定位误差的效果。仿真实验表明：相比于传统算法，该改进算法定位误差明显减少。

关键词：无线传感器网络；DVHop定位算法；跳数

无线传感器网络是由许多低成本，小规模的传感器节点构成，通过部署在监测区域的节点以自组多跳的无线通信方式来获取网络中对象的信息。所以在众多的无线传感器网络研究中，节点定位越来越受学者们的重视。

无线传感器网络按节点自定位算法可分为Rangefree的定位算法和rangebased的定位算法两类。比如说centroid、DVHop、Amorphous、APIT等是基于Rangefree的方法。其中经常用于网络节点自定位的有DVHop算法。改算法类似于传统网络中的距离向量路由机制，该算法定位过程简单，覆盖度高而被广泛运用。但是，算法计算过程中存在较大误差，定位精度不高。本文介绍了一种基于RSSI比例系数跳数修正的改进算法，利用所求出的RSSI比例系数加权跳数值，并且通过对平均跳距取均值的方法来求跳距校正值，使得网络中获取的跳数和平均跳距更接近准确值，达到减少定位误差的效果。

1 改进DVHop算法步骤及算法分析

（1）信标节点广播一个数据包，数据包中的信息有锚节点的坐标位置和初始值为0的跳数。网络中的节点记录与信标节点之间的最小跳数，然后加1转发到其邻居节点。

（2）我们要计算平均每跳距离，就需要根据所得到的最小跳数值和锚节的坐标。

（3）求出的锚节点所对应的平均跳距，选取出最大的平均跳距。

（4）跳数字段更新跳数信息。

（5）根据所更新的跳数，求解平均每跳距离，此时的平均跳距为更新后的跳距，求出所有更新后的平均跳距的平均值并把它作为信标节点跳距校正值。

（6）利用更新后的跳数信息计算出来的平均跳距的均值，按照下式计算待定位节点到锚节点的距离。

（7） 利用极大似然估计法计算待定位节点坐标。

2 算法仿真

本文利用MATLAB仿真工具对两种算法进行性能估计，下面通过部分数据定量分析两种算法的定位误差。表1和表2 分别列出了在通信半径为R=55m，锚节点数为不同比例和在锚节点比例20个，通信半径不同两种条件下的部分定位误差的数据。

图2表示在网络节点总数为150个，信标节点数分别取15，20，25，30，35个的条件下，两种算法的平均定位误差随信标节点比例变化的仿真结果。从图中可以看出，当通信半径R=55m时，改进算法的定位误差相对于原DVHop算法下降了18.9%左右，定位精度较高，当R=60m时，下降了18.3%左右。当锚节点数相同时，通信半径为60m时的定位误差要低于通信半径为55m的误差值。

3 总结

根据不同平均跳距处的RSSI值，选取出最大平均跳距处的RSSI值，求出加权因子对跳数進行加权，然后求出所有平均跳距的均值作为信标节点的跳距校正值，从而使得网络中获取的跳数和平均跳距更接近准确值，达到减少定位误差的效果。仿真实验表明，改进算法具有较好降低定位误差的作用，相比于传统算法，该改进算法定位误差明显减少。

参考文献：

[1]任丰原，黄海宁，林闯，等.无线传感器网络[J].软件学报， 2003， 14（7）： 12821291.

[2]马祖长，孙怡宁，梅涛，等.无线传感器网络综述[J].通信學报， 2004，25（4）： 114124.

作者简介：蔡燕（1983），女，江西赣州人，硕士，讲师，主要从事计算机科学与技术，地理信息方面的研究；陈华（1982），男，江西赣州人，硕士，讲师，主要从事计算机科学与技术，无线传感器网络方面的研究。