[发明专利]小生境灰狼优化DV-Hop算法的无线传感器网络节点定位方法

说明书

本发明公开了一种基于小生境灰狼优化DV‑Hop算法的无线传感器网络节点定位方法，包含：信标节点向网络广播一个信标，信标中包含有此信标节点的位置信息和一个跳数信息，此信标在网络中被以泛洪的方式传播出去；各个节点在获取位置信息和跳数之后，估算出节点之间平均每一跳的间距，再估算出信标节点之间的距离；信标节点使用小生境灰狼优化算法细化平均每跳距离，通过比较信标节点间的距离以及小生境半径的大小，对其适应度值做出改变；通过信标节点计算未知节点的自身位置，记录其坐标，并将计算得出的未知传感器信标节点的位置信息转化为已知传感器信标节点的位置信息。其优点是：能提高全局搜索能力，降低定位误差，提高定位精度。

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络节点的定位方法，具体涉及一种基于小生境灰狼优化DV-Hop算法的无线传感器网络节点定位方法。

背景技术

无线传感器网络是当前信息领域的研究热门之一，它融合了无线通信、计算机、微电子、传感器等多种技术，可用于在一些特殊环境进行数据的采集、处理、传输和监控，比如：环境监测、军事勘察、工农业生产、交通监控等。在无线传感器网络中，节点定位的准确性和安全性对无线传感器网络的正常工作至关重要，然而无线传感器网络是由廉价的能量有限的感知器组成，只有少部分的感知器节点知道自身的位置。因此，通过这些少量的位置信息去准确、有效、快速地定位所有节点的位置成为一个研究热点。现有的无线定位技术分为基于测距的定位和无需测距的定位。基于测距的定位技术通过通过测量相邻节点之间的绝对距离，并利用节点之间的实际距离计算未知节点的位置。比较成熟的基于测距的定位技术有基于信号传播时间的定位(TOA)、基于信号传播时间差的定位(TDOA)、基于接受信号强度的定位(RSSI)等。基于测距的定位精度高，但需要昂贵的硬件设备做支撑，定位耗费比较大，一般不适合大型场合。无需测距的定位技术是根据网络连通性等信息，利用节点之间的估计距离和跳数进行定位。现有无需测距的定位技术主要有DV-Hop(基于距离向量)定位算法技术、Amorphous定位技术、质心算法定位技术等。其中，DV-Hop定位技术因为较易实现、无需节点具有测距能力、对信标节点比例要求低等优点，成为一种经典的无需测距的定位技术。

智能算法为许多无法直接使用数学方法求解的优化问题提供了新的解决思路，为了提高定位精度，研究学者将智能算法应用在节点定位算法中。将群体智能算法应用于无线传感器网络节点定位中，可以提高定位精度，较为著名的粒子群算法、遗传算法、蚁群算法等，但群体智能算法存在易陷入局部最优的缺陷。

无需测距的DV-Hop定位技术因为较易实现，无需节点具有测距能力，对信标节点比例要求低等优点，成为一种经典的无需测距的定位技术。但目前现有的具有灰狼优化算法的DV-Hop算法，根据生态群中适应度值前三的灰狼个体位置信息变化计算最优解，虽说在函数优化方面有其优越性，但同时也有容易陷入局部最优，求解精度不高等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于小生境灰狼优化DV-Hop算法的无线传感器网络节点定位算法，该算法将小生境原理引入到基本的灰狼优化算法中，该算法利用基本的小生境灰狼优化算法计算各灰狼的适应度值，当灰狼间的距离小于小生境半径时，比较灰狼个体的适应度值，通过对适应度值较差的灰狼个体施以惩罚函数，来提高全局搜索能力，可有效地、更加精确地得到无线传感器中未知信标节点的位置。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于小生境灰狼优化DV-Hop算法的无线传感器网络节点定位方法，包含以下步骤：

S1、基于距离矢量路由协议，信标节点广播数据包，通过传播数据包后，网络中的各个信标节点都能获得到其他信标节点的最小跳数h_ij与位置坐标信息X；