楊鵑

基于跳數(shù)和平均跳數(shù)距離求取節(jié)點間距離的DV-Hop算法是與信號衰減無關(guān)的節(jié)點定位算法，在網(wǎng)絡(luò)成本、布局和信號衰減的角度具有較高的實用性。本文在詳細(xì)介紹了DV-Hop算法的定位原理的基礎(chǔ)上，分析了算法的主要誤差來源于節(jié)點的跳數(shù)和平均跳數(shù)距離值的求取，并列舉了目前針對于該算法在節(jié)點定位方面所提出的改進方案。在節(jié)點定位方面，通過本文的學(xué)習(xí)，可以為后續(xù)的優(yōu)化定位算法提供一定的技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】節(jié)點定位 無線網(wǎng)絡(luò) DV-Hop算法

DV-Hop定位算法采用跳數(shù)信息計算節(jié)點間的距離值，無需采用RSSI信號強度估算節(jié)點間距離，即使在低信標(biāo)密度的條件下也能獲得較高的定位精度。

1 DV-Hop定位算法

該算法利用距離矢量的多跳傳輸定位算法，無需測量節(jié)點間距離，該算法的定位過程共分為3個階段。

1.1 計算未知節(jié)點與每個錨節(jié)點的最小跳數(shù)

錨節(jié)點向周圍廣播包含自身位置信息的節(jié)點之間跳數(shù)分組包，跳數(shù)初始值為0，分組包如表1所示。直連通信范圍內(nèi)的鄰居節(jié)點鄰居節(jié)點接收分組信息，并記錄來自于同一個錨節(jié)點的最小跳數(shù)，然后將跳數(shù)加1，并轉(zhuǎn)發(fā)給其他鄰居節(jié)點。在洪泛過程中，錨節(jié)點的位置以及錨節(jié)點到未知節(jié)點的跳數(shù)信息記錄在未知節(jié)點上。

2 DV-Hop算法的主要問題

定位精度與網(wǎng)絡(luò)功耗是該算法應(yīng)用的主要性能指標(biāo)，目前在節(jié)點定位方面，該算法主要存在以下的問題。

（1）算法中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點需要通過廣播數(shù)據(jù)包的方式獲得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的信息，數(shù)據(jù)傳輸大，網(wǎng)絡(luò)的通信開銷和能耗較大。

（3）錨節(jié)點布置不均勻，平均跳數(shù)距離計算的精度也就不相同。錨節(jié)點密度大的區(qū)域，跳段距離值計算精度高，反之，則精度低。錨節(jié)點密度的也不能過大，當(dāng)錨節(jié)點密度增加到一定程度時，增加錨節(jié)點的密度并不能改善平均跳數(shù)距離估算精度，反而會增加網(wǎng)絡(luò)成本。

3 目前采用的改進方法

目前在平均跳數(shù)距離和跳距的方面進行了很多的研究，采用多種方法提高節(jié)點定位的精度，定位技術(shù)有了很大的提高。

文獻(xiàn)[3]將平均跳數(shù)計算分為兩步計算，首先利用邊界錨節(jié)點和其鄰跳鄰居錨節(jié)點計算平均跳數(shù)距離；然后未知節(jié)點根據(jù)分組包，按照距離錨節(jié)點的跳數(shù)權(quán)重計算最終的平均跳數(shù)距離。

文獻(xiàn)[4]提出采用雙通信半徑的DV-Hop定位算法，該算法采用0.5R、R通信半徑廣播分組包，0.5R通信半徑下，跳數(shù)字段初始化為0.5。廣播分組中，保留節(jié)點跳數(shù)的最小值，每轉(zhuǎn)發(fā)一次跳數(shù)加1。節(jié)點的定位誤差相比于改進前明顯減少了0.5R，達(dá)到了提高定位精度的目的。

文獻(xiàn)[5]基于礦井復(fù)雜環(huán)境，設(shè)計考慮了井下錨節(jié)點布局不能按照理想設(shè)定的情況下，在DV-Hop定位算法應(yīng)用的基礎(chǔ)上，對跳數(shù)和跳距進行了優(yōu)化處理。添加了0.5跳的判定，大于閾值設(shè)定為1跳，反之則設(shè)定為0.5跳。設(shè)定跳距因子用于平均跳距的求取，該算法適用于復(fù)雜環(huán)境的節(jié)點定位，提高了定位精度。

文獻(xiàn)[6]基于通信的覆蓋范圍，引入了跳數(shù)系數(shù)修正節(jié)點間的跳數(shù)，該方法適用于各種通信條件，是算法改進時可以考慮的方案。

4 結(jié)束語

DV-Hop定位算法適合于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點密集、各向同性的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，目前算法的研究集中在改進跳數(shù)和平均跳距值的求取。該算法在節(jié)點密度高的情況下，能夠較小誤差的實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)定位。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點密度低的情況下，求取的定位偏差值較大。未來研究的重點可放在網(wǎng)絡(luò)配置不夠優(yōu)越的條件下如何提高網(wǎng)絡(luò)的定位精度以及降低網(wǎng)絡(luò)功耗兩個方面。

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作者單位

承德石油高等專科學(xué)校 河北省承德市 067000endprint