无线节点定位算法研究硕论 - 图文

每个未知节点的误差3025201510500102030405060708090

图4-21 方案6每个未知节点的误差

4 .5算法改进对比

4.5.1 节点位置对比

本次利用MATLAB对传统DV-HOP算法及对其改进后的算法进行了仿真。此次仿真，假设正方形区域为10*10然后随机产生210个节点其中锚节点为90个。仿真结果如图4-22所示:

图4-22 传统DV-HOP算法

图4-23 改进型DV-HOP算法

其中:锚节点位置用黑色三角形表示,未知节点位置用红色圆圈表示,利用传统DV-HOP算法定位的节点位置用蓝色圆圈表示,利用新的改进型的DV-HOP算法定位的节点位置用蓝色花形表示。通过两张仿真图对比我们可以看出新算法明显优于传统算法，较传统算法相比，其误差结果明显减小。

4.5.2 平均定位误差对比

此次针对传统DV-Hop算法做了如下改进：先是是利用最小均方误差法算出平均每跳距离的估计值，然后引入补偿系数来校正未知节点与信标节点间的估计距离。针对以上改进分别进行仿真，图4-24和图4-25分别为改进后的仿真结果。

图4-24不同方法计算平均跳距时两种算法的平均定位误差（圆点为传统DV-Hop算法；三角形为

改进后算法）

观察上图可知，两种算法随着信标节点个数的增多，平均定位误差都都有所下降。从图中，可以看出当信标数在10-20之间时，两种算法的平均定位误差相差不大，不过当信标节点数逐渐增多时，会发现经过改进的采用最小均方误差法计算得到的网络平均每跳距离其平均定位误差明显低于传统算法的平均定位误差。两者相比较其最大降低值达到了8%。

图4-25 引入补偿系数后两种定位算法的平均定位误差

观察上图发现，由于补偿系数是在采用最小均方误差法的基础上再次进行改进的，因而更加有效的降低平均定位误差，从化图中可以看出来改进算法的定位误差较传统的DV-Hop定位算法明显下降了10%以上，由此可知其定位精度明显提高。不过随着信标节点数量的不断增加，它们的平均定位误差也趋于平稳。总而言之，本文改进算法的平均定位误差始终小于原DV-Hop算法且拥有良好的稳定性。通过以上两个仿真结果，可以清楚的发现经改进的算法较传统算法可以有效降低平均定位误差。不过经过改进的算法其在通信开销及计算量方面会略有增加。

4.6 本章小结

本章在传统DV-Hop算法的基础上进行改进,对其距离误差进行校正，使用MIN-MAX与加权最小二乘法进行结合进而求解未知节点的坐标，并对DV-Hop算法进行了MATLAB仿真分析，并且得出结论：error和BorderLength成正比关系；和NodeAmount成反比关系；和BeaconAmount成反比关系；和R成正比关系。Accuracy和BorderLength成正比关系；和NodeAmount成反比关系；和BeaconAmount成反比关系；和R成反比关系，从而给出一个最佳的定位方案。