湖南大學(xué)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告DV

1、HUNAN UNIVERSITY無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)題 目： DV-hop定位算法生:學(xué) 號(hào): 完成時(shí)間： 2014.5.121實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握matlab工具的使用方法。2、了解DV-hop算法原理，熟悉DV-hop算法代碼，分析DV-hop算法實(shí)驗(yàn)結(jié)果。二、實(shí)驗(yàn)原理DV-hop算法概述（一）基本思想:3、計(jì)算位置節(jié)點(diǎn)與犀鳥(niǎo)節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù) 4、估算平均每跳的距離，利用最小跳數(shù)乘以平均每條的距離，得到未知節(jié)點(diǎn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的估計(jì)距離5、利用三遍測(cè)量法或者極大似然估計(jì)法計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)（二）定位過(guò)程1、信標(biāo)節(jié)點(diǎn)向鄰居節(jié)點(diǎn)廣播自身未知信息的分組，其中包括跳數(shù)字段，初始化為02、接受節(jié)點(diǎn)記錄具有到每條信

2、標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)，忽略來(lái)自一個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的較大跳數(shù)的分組，然后將跳數(shù)數(shù)值加1，并轉(zhuǎn)發(fā)給鄰居節(jié)點(diǎn)3、網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)能夠記錄下到每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)最小跳數(shù)（三）計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際跳段距離1、每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)根據(jù)記錄的其他信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置信息和相距跳數(shù)，估- - ! !-如 S0 二 新J:算平均每跳距離一*2、信標(biāo)節(jié)點(diǎn)將計(jì)算的每條平均距離用帶有生存期字段的分組廣播至 網(wǎng)絡(luò)中，未知節(jié)點(diǎn)僅僅記錄接受到的第一個(gè)每跳平均距離，并轉(zhuǎn)發(fā)給 鄰居節(jié)點(diǎn)3、未知節(jié)點(diǎn)接受到平均每跳距離后，根據(jù)記錄的跳數(shù)，計(jì)算到每個(gè) 信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的跳段距離利用三邊測(cè)量法或者極大似然估計(jì)法計(jì)算自身位置4、位置節(jié)點(diǎn)利用第二階段中記錄的到每個(gè)信標(biāo)節(jié)

3、點(diǎn)的跳段距離，利 用三邊測(cè)量法或者極大似然估計(jì)法計(jì)算自身坐標(biāo)三、實(shí)驗(yàn)容和步驟DV-hop代碼如下：function DV_hop()load ./Deploy Nodes/coordinates.mat;load ./Topology Of WSN/neighbor.mat;if all_nodes.anchors_n3disp(錨節(jié)點(diǎn)少于3個(gè),DV-hop算法無(wú)法執(zhí)行)； return;end%最短路經(jīng)算法計(jì)算節(jié)點(diǎn)間跳數(shù)shortest_path=neighbor_matrix；shortest_path=shortest_path+eye(all_nodes.nodes_n)*2； sho

4、rtest_path(shortest_path=0)=inf；shortest_path(shortest_path=2)=0；for k=1：all_nodes.nodes_nfor i=1：all_nodes.nodes_nfor j=1:all_nodes.nodes_nifshortest_path(i,k)+shortest_path(k,j)shortest_path(i,j)%min(h(i,j),h(i,k)+h(k, j)shortest_path(i,j)=shortest_path(i,k)+shortest_path(k,j);endendendendif lengt

5、h(find(shortest_path=inf)=0disp(網(wǎng)絡(luò)不連通.需要?jiǎng)澐诌B通子圖.這里沒(méi)有考慮這種情況);return;end%求每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的校正值anchor_to_anchor=shortest_path(1：all_nodes.anchors_n,1：all_nodes.anchors_n)；for i=1：all_nodes.anchors_nhopsize(i)=sum(sqrt(sum(transpose(repmat(all_nodes.true(i,：),all_nodes.anchors_n,1)-all_nodes.true(1：all_nodes.ancho

6、rs_n,：).2)/sum(anchor_to_anchor(i,：) );end%每個(gè)未知節(jié)點(diǎn)開(kāi)始計(jì)算自己的位置for i=all_nodes.anchors_n+1：all_nodes.nodes_nobtained_hopsize=hopsize(find(shortest_path(i,1：all_nodes.anchors_n)=min(short est_path(i,1：all_nodes.anchors_n)；%未知節(jié)點(diǎn)從最近的信標(biāo)獲得校正值，可能到幾個(gè) 錨節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)相同的情況unknown_to_anchors_dist=transpose(obtained_hopsize

7、(1)*shortest_path(i,1：all_nod es.anchors_n)；%計(jì)算到錨節(jié)點(diǎn)的距離=跳數(shù)*校正值%最小二乘法A=2*(all_nodes.estimated(1：all_nodes.anchors_nT,：)-repmat(all_nodes.estimated( all_nodes.anchors_n,：),all_nodes.anchors_nT,1)； anchors_location_square=transpose(sum(transpose(all_nodes.estimated(1：all_nodes.anchors_n,：). 2)；dist_squa

8、re=unknown_to_anchors_dist. 2；b=anchors_location_square(1：all_nodes.anchors_nT)-anchors_location_square(all_nodes.anchors_n)-dist_square(1：all_nodes.anchors_nT)+dist_square(all_nodes.anc hors_n);all_nodes.estimated(i,:)=transpose(Ab);all_nodes.anc_flag(i)=2;end% save ./Localization Error/result.mat

9、all_nodes comm_r;end通信半徑:200m錨節(jié)點(diǎn)的通信半徑:200m通信模型：Regular Model網(wǎng)絡(luò)的平均連通度為：31.3667網(wǎng)絡(luò)的鄰居錨節(jié)點(diǎn)平均數(shù)目為:6.5一共300個(gè)節(jié)點(diǎn):60個(gè)錨節(jié)點(diǎn),240個(gè)未知節(jié)點(diǎn),0個(gè)不能被定位的未知節(jié)點(diǎn)定位誤差為0.30127定位誤差圖10004002002001000這里在計(jì)算節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)距離時(shí)使用跳數(shù)相乘距離修正值，實(shí)現(xiàn)了對(duì)基礎(chǔ)DV-hop算法 的改進(jìn)，因此增大通信距離是不能增大算法誤差的通信半徑:400m錨節(jié)點(diǎn)的通信半徑:400m通信模型：Regular Model網(wǎng)絡(luò)的平均連通度為:100.6533網(wǎng)絡(luò)的鄰居錨節(jié)點(diǎn)平均數(shù)目為：

10、19.39一共300個(gè)節(jié)點(diǎn)：60個(gè)錨節(jié)點(diǎn),240個(gè)未知節(jié)點(diǎn),0個(gè)不能被定位的未知節(jié)點(diǎn)定位誤差為0.26588定位誤差圖但是此算法增大錨節(jié)點(diǎn)密度對(duì)誤差減小基本沒(méi)有意義通信半徑:200m錨節(jié)點(diǎn)的通信半徑:200m通信模型：Regular Model網(wǎng)絡(luò)的平均連通度為：31.9網(wǎng)絡(luò)的鄰居錨節(jié)點(diǎn)平均數(shù)目為：18.7833一共300個(gè)節(jié)點(diǎn)：180個(gè)錨節(jié)點(diǎn)，120個(gè)未知節(jié)點(diǎn),0個(gè)不能被定位的未知節(jié)點(diǎn)定位誤差為0.314431000400200定位誤差圖 r2Q Q IIIIIIII,0100200300400500600700800900 1000增大錨節(jié)點(diǎn)通信距離會(huì)顯著增大誤差，這是因?yàn)樾拚敌拚狡骄?/p>

11、距離，但是錨節(jié)點(diǎn)通 信距離與該值偏離很大通信半徑:200m錨節(jié)點(diǎn)的通信半徑:400m通信模型：Regular Model未知節(jié)點(diǎn)能偵聽(tīng)到的錨節(jié)點(diǎn)平均數(shù)目為:20.7417未知節(jié)點(diǎn)通信區(qū)域的未知節(jié)點(diǎn)平均數(shù)目為:25.4333一共300個(gè)節(jié)點(diǎn):60個(gè)錨節(jié)點(diǎn),240個(gè)未知節(jié)點(diǎn),0個(gè)不能被定位的未知節(jié)點(diǎn)定位誤差為0.63806定位誤差圖不規(guī)則的通信也會(huì)嚴(yán)重影響這種基于跳數(shù)估計(jì)距離的定位算法通信半徑:200m錨節(jié)點(diǎn)的通信半徑:200m通信模型:DOI ModelDOI=0.015網(wǎng)絡(luò)的平均連通度為:41.33網(wǎng)絡(luò)的鄰居錨節(jié)點(diǎn)平均數(shù)目為:7.98一共300個(gè)節(jié)點(diǎn):60個(gè)錨節(jié)點(diǎn),240個(gè)未知節(jié)點(diǎn),0個(gè)不能被定位的未知節(jié)點(diǎn) 定位誤差為1.0595算法改進(jìn):要設(shè)計(jì)更加合理的估計(jì)跳數(shù)距離的方法，克服通信模型不規(guī)則和通信距離帶來(lái)的影 響。雖然DV-Hop算法相對(duì)基于測(cè)距的定位技術(shù)精度較低,但不需要節(jié)點(diǎn)具備測(cè)距能力，無(wú)需 額外硬件、能耗較低、受環(huán)境影響較小，算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，對(duì)于各向同性的密集網(wǎng)絡(luò)，可以 得到合理的平均每跳距離,定位精度等方面能滿足大多數(shù)應(yīng)用的要求，在硬件尺寸和功耗上 更適合大規(guī)模低能耗的WSN，是目前備受關(guān)注的定位機(jī)制，許多定位系統(tǒng)都采用了該算法來(lái) 實(shí)現(xiàn)。由于節(jié)點(diǎn)是隨機(jī)部署的，未知節(jié)點(diǎn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的跳段距離通常不是二者