pso-dv-hop定位算法的設(shè)計與分析

1、基于幅頻矢量匹配的基于幅頻矢量匹配的DVHopDVHop定位算法優(yōu)化定位算法優(yōu)化???，???，張露（山東科技大學(xué)電子通信與物理學(xué)院，山東青島266590）摘要：礦井巷道環(huán)境復(fù)雜多變DVhop算法應(yīng)用于井下定位時效果不理想。因而，基于幅頻矢量匹配對經(jīng)典DVhop算法定位結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。利用經(jīng)典DVhop算法找到井下移動節(jié)點可能位置點大致區(qū)域，將節(jié)點接收到的各錨節(jié)點信標(biāo)信號的幅頻矢量與數(shù)據(jù)庫中煤礦巷道中各點的幅頻矢量相匹配，最終確定移動節(jié)點

2、的精確位置信息。仿真結(jié)果表明，優(yōu)化后的DVhop算法的平均定位精度和定位覆蓋率明顯優(yōu)于經(jīng)典的DVhop算法；隨著錨節(jié)點數(shù)的增加，優(yōu)化后的DVhop算法的平均定位誤差呈現(xiàn)明顯下降趨勢。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：幅頻矢量匹配；DVhop算法；井下定位中圖分類號：中圖分類號：TN929.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ATheoptimizationofDVhoplocalizationalgithmbasedonamplitudevectmatchingZHE

3、NGXiaoxiaSONGWencanZHANGLu(CollegeofElectronicsCommunicationPhysicsShongUniversityofScienceTechnologyQingdaoShong266590China)Abstract:Thelocalizationeffectofcoalminewirelesssenswkisnotidealbecauseofthecomplicatedenvironm

4、entofroadway.ThispaperstudiedtheamplitudevectmatchingtechnologytooptimizetheDVhopalgithm.TheclassicalDVhopalgithmwasusedtolocatetheareaoftheundergroundmobilenodetheamplitudevectmatchingalgithmwasemployedtomatchthespecifi

5、camplitudevectofthelocationpointsinthearea.Thepreciselocationinfmationofmobilenodewasdiscoveredbasedonthematchingresults.ThesimulationresultsindicatethattheaveragelocalizationaccuracypositioningcoverageoftheimprovedDVhop

6、algithmismuchhigherthantheclassicalDVhopalgithmtheaveragepositioningerroftheimprovedDVhopalgithmpresentsanobviouslydownwardtrendwiththeincreaseofthenumberofnodes.Keywds:amplitudevectmatchingDVhopalgithmundergroundlocaliz

7、ationDVhop(distancevecthop)定位算法對節(jié)點的硬件要求低，實現(xiàn)簡單，適用于多徑效應(yīng)明顯、信號衰落快的井下環(huán)境[1]。但是經(jīng)典的DVhop算法的定位精度尚不能滿足井下定位的需求。國內(nèi)外一些學(xué)者利用不同的方法來提高DVhop的定位精度。羅維等[2]提出通過跳數(shù)平均值來排除定位中不可信的錨節(jié)點，以達(dá)到提高定位精度的目的；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中錨節(jié)點的數(shù)量有限時，這種算法有時會增加DVhop的定位誤差。1DVhop算法井下應(yīng)用的局限性

8、算法井下應(yīng)用的局限性DVhop算法是由美國路特葛斯大學(xué)的Niculescu和Nath等[6]提出的，分為三個步驟:1）節(jié)點之間相互通信，使移動節(jié)點獲得到錨節(jié)點的最小跳數(shù)。2）在獲得其他錨節(jié)點的位置信息和相隔跳距之后，可以計算該錨節(jié)點估算的網(wǎng)絡(luò)平均一跳的距離，然后計算出移動節(jié)點到每個錨節(jié)點的跳段距離：H。（1）22()()ijijjiijixxyyHH????????其中：，為錨節(jié)點的坐標(biāo)為錨節(jié)點和之間的跳數(shù)。)(iiyx)(jjyxiH

9、ij)(ji?3503002502001501005000510152025303540Y向位移mmXmELCentro波Taft波遷安波80604020020406080102030405060X向位移mmYmELCentro波Taft波遷安波(a)屋脊節(jié)點位移(b)門梁節(jié)點位移02040608010012014001020304050X向位移mmZmELCentro波Taft波遷安波0204060801001201400510152

10、025303540Y向位移mmZmELCentro波Taft波遷安波(c)立柱節(jié)點X向位移(d)立柱節(jié)點Y向位移圖4節(jié)點位移分布Fig.4Nodaldisplacementdistribution3仿真實驗仿真實驗依據(jù)算法原理和流程，在Tunnel7.0仿真平臺上進(jìn)行仿真。仿真時，所有節(jié)點的通信半徑為50m，仿真區(qū)域為500m6m的狹長區(qū)域。無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位算法的評價標(biāo)準(zhǔn)是平均定位誤差：E。(5)22()()NjjjjjixxyyENR