DV—Hop算法在节点定位中的应用

杨鹃

基于跳数和平均跳数距离求取节点间距离的DV-Hop算法是与信号衰减无关的节点定位算法，在网络成本、布局和信号衰减的角度具有较高的实用性。本文在详细介绍了DV-Hop算法的定位原理的基础上，分析了算法的主要误差来源于节点的跳数和平均跳数距离值的求取，并列举了目前针对于该算法在节点定位方面所提出的改进方案。在节点定位方面，通过本文的学习，可以为后续的优化定位算法提供一定的技术参考。

【关键词】节点定位 无线网络 DV-Hop算法

DV-Hop定位算法采用跳数信息计算节点间的距离值，无需采用RSSI信号强度估算节点间距离，即使在低信标密度的条件下也能获得较高的定位精度。

1 DV-Hop定位算法

该算法利用距离矢量的多跳传输定位算法，无需测量节点间距离，该算法的定位过程共分为3个阶段。

1.1 计算未知节点与每个锚节点的最小跳数

锚节点向周围广播包含自身位置信息的节点之间跳数分组包，跳数初始值为0，分组包如表1所示。直连通信范围内的邻居节点邻居节点接收分组信息，并记录来自于同一个锚节点的最小跳数，然后将跳数加1，并转发给其他邻居节点。在洪泛过程中，锚节点的位置以及锚节点到未知节点的跳数信息记录在未知节点上。

2 DV-Hop算法的主要问题

定位精度与网络功耗是该算法应用的主要性能指标，目前在节点定位方面，该算法主要存在以下的问题。

（1）算法中的网络节点需要通过广播数据包的方式获得网络节点的信息，数据传输大，网络的通信开销和能耗较大。

（3）锚节点布置不均匀，平均跳数距离计算的精度也就不相同。锚节点密度大的区域，跳段距离值计算精度高，反之，则精度低。锚节点密度的也不能过大，当锚节点密度增加到一定程度时，增加锚节点的密度并不能改善平均跳数距离估算精度，反而会增加网络成本。

3 目前采用的改进方法

目前在平均跳数距离和跳距的方面进行了很多的研究，采用多种方法提高节点定位的精度，定位技术有了很大的提高。

文献[3]将平均跳数计算分为两步计算，首先利用边界锚节点和其邻跳邻居锚节点计算平均跳数距离；然后未知节点根据分组包，按照距离锚节点的跳数权重计算最终的平均跳数距离。

文献[4]提出采用双通信半径的DV-Hop定位算法，该算法采用0.5R、R通信半径广播分组包，0.5R通信半径下，跳数字段初始化为0.5。广播分组中，保留节点跳数的最小值，每转发一次跳数加1。节点的定位误差相比于改进前明显减少了0.5R，达到了提高定位精度的目的。

文献[5]基于矿井复杂环境，设计考虑了井下锚节点布局不能按照理想设定的情况下，在DV-Hop定位算法应用的基础上，对跳数和跳距进行了优化处理。添加了0.5跳的判定，大于阈值设定为1跳，反之则设定为0.5跳。设定跳距因子用于平均跳距的求取，该算法适用于复杂环境的节点定位，提高了定位精度。

文献[6]基于通信的覆盖范围，引入了跳数系数修正节点间的跳数，该方法适用于各种通信条件，是算法改进时可以考虑的方案。

4 结束语

DV-Hop定位算法适合于网络节点密集、各向同性的网络环境，目前算法的研究集中在改进跳数和平均跳距值的求取。该算法在节点密度高的情况下，能够较小误差的实现网络定位。当网络节点密度低的情况下，求取的定位偏差值较大。未来研究的重点可放在网络配置不够优越的条件下如何提高网络的定位精度以及降低网络功耗两个方面。

参考文献

[1]尚小航.基于DV-Hop的无线传感器网络定位算法研究[D].吉林：吉林大学，2012.

[2]赵菊敏，李灯熬，武健.基于DV-hop定位的误差加权改进算法[J].自动化仪表，2014，35（7）：1-4.

[3]柳凡，杜秀娟，冯振兴，兰胜林.基于平均跳距的水下传感器网络节点定位算法[J].计算机系统应用，2014，23（4）：138-143.

[4]李娟，刘禹，钱志鸿，路长刚.基于平均基于双通信半径的传感器网络DV-Hop定位算法[J].吉林大学学报（工学版），2014， 44（2）：502-507.

[5]方旺盛，吴胜宝.基于井下异构无线传感器网络DV-Hop定位算法的改进[J].传感器与微系统，2014，33（5）：125-128.

[6]谭志，张卉.基于节点间覆盖关系的改进DV-Hop算法[J].北京邮电大学学报，2014，37（1）：35-38.

作者单位

承德石油高等专科学校 河北省承德市 067000endprint