基于幅频矢量匹配的DV-Hop定位算法优化 ××,×××,张露 (山东科技大学电子通信与物理学院,山东青岛266590) 摘要:矿井巷道环境复杂多变, DV-hop算法应用于井下定位时效果不理想。因而,基于幅频矢量匹配对经典 DV-hop 算法定位结果进行优化。利用经典 DV-hop算法找到井下移动节点可能位置点大致区域,将节点接收到的各锚节点信 标信号的幅频矢量与数据库中煤矿巷道中各点的幅频矢量相匹配,最终确定移动节点的精确位置信息。仿真结果表 明,优化后的DV-hop算法的平均定位精度和定位覆盖率明显优于经典的 DV-hop算法:随着锚节点数的增加,优化 后的 DV-hop算法的平均定位误差呈现明显下降趋势。 关键词:幅频矢量匹配: DV-hop算法:井下定位 中图分类号:TN929.5 文献标志码:A The optimization of dV-hop localization algorithm based on amplitude vector matching ZHENG Xiaoxia, SONG Wencan, ZHANG Lu College of Electronics, Communication and Physics, Shandong University of Science and Technology, Qingdao, Shandong Abstract: The localization effect of coal mine wireless sensor network is not ideal because of the complicated environment of roadway. This paper studied the amplitude vector matching technology to optimize the dv-hop algorithm. The classical DV-hop algorithm was used to locate the area of the underground mobile node, and the amplitude vector matching algorithm was employed to match the specific amplitude vector of the location points in the area. The precise location information of obile node was discovered based on the matching results. The simulation results indicate that the average localization accuracy and positioning coverage of the improved Dv-hop algorithm is much higher than the classical DV-hop algorithm and the average positioning error of the improved DV-hop algorithm presents an obviously downward trend with the increase of the number of nodes Key words: amplitude vector matching; DV-hop algorithm, underground localization DV-hop(distance vector-hop)定位算法对节点的硬件要求低,实现简单,适用于多径效应明显、信 号衰落快的井下环境。但是经典的DV-hop算法的定位精度尚不能满足井下定位的需求。国内外 些学者利用不同的方法来提高 DV-hop的定位精度。罗维等提出通过跳数平均值来排除定位中不可 信的锚节点,以达到提高定位精度的目的;当网络中锚节点的数量有限时,这种算法有时会增加 DV-hop的定位误差。 1 DV-hop算法井下应用的局限性 DV-hop算法是由美国路特葛斯大学的 Niculescu和Nath等提出的,分为三个步骤 1)节点之间相互通信,使移动节点获得到锚节点的最小跳数。 2)在获得其他锚节点的位置信息和相隔跳距之后,可以计算该锚节点估算的网络平均一跳的距 离H,然后计算出移动节点到每个锚节点的跳段距离 ∑√x一x)+(-y) ∑H基于幅频矢量匹配的 DV-Hop 定位算法优化  ， ，张 露 （山东科技大学 电子通信与物理学院，山东 青岛 266590） 摘 要：矿井巷道环境复杂多变, DV-hop 算法应用于井下定位时效果不理想。因而，基于幅频矢量匹配对经典 DV-hop 算法定位结果进行优化。利用经典 DV-hop 算法找到井下移动节点可能位置点大致区域，将节点接收到的各锚节点信 标信号的幅频矢量与数据库中煤矿巷道中各点的幅频矢量相匹配，最终确定移动节点的精确位置信息。仿真结果表 明，优化后的 DV-hop 算法的平均定位精度和定位覆盖率明显优于经典的 DV-hop 算法；随着锚节点数的增加，优化 后的 DV-hop 算法的平均定位误差呈现明显下降趋势。 关键词：幅频矢量匹配；DV-hop 算法；井下定位 中图分类号：TN929.5 文献标志码：A The optimization of DV-hop localization algorithm based on amplitude vector matching ZHENG Xiaoxia, SONG Wencan, ZHANG Lu (College of Electronics, Communication and Physics, Shandong University of Science and Technology, Qingdao, Shandong 266590, China) Abstract: The localization effect of coal mine wireless sensor network is not ideal because of the complicated environment of roadway. This paper studied the amplitude vector matching technology to optimize the DV-hop algorithm. The classical DV-hop algorithm was used to locate the area of the underground mobile node, and the amplitude vector matching algorithm was employed to match the specific amplitude vector of the location points in the area. The precise location information of mobile node was discovered based on the matching results. The simulation results indicate that the average localization accuracy and positioning coverage of the improved DV-hop algorithm is much higher than the classical DV-hop algorithm, and the average positioning error of the improved DV-hop algorithm presents an obviously downward trend with the increase of the number of nodes. Key words: amplitude vector matching; DV-hop algorithm; underground localization DV-hop(distance vector-hop)定位算法对节点的硬件要求低，实现简单，适用于多径效应明显、信 号衰落快的井下环境[1]。但是经典的 DV-hop 算法的定位精度尚不能满足井下定位的需求。国内外一 些学者利用不同的方法来提高 DV-hop 的定位精度。罗维等[2]提出通过跳数平均值来排除定位中不可 信的锚节点，以达到提高定位精度的目的；当网络中锚节点的数量有限时，这种算法有时会增加 DV-hop 的定位误差。 1 DV-hop 算法井下应用的局限性 DV-hop 算法是由美国路特葛斯大学的 Niculescu 和 Nath 等[6]提出的，分为三个步骤: 1）节点之间相互通信，使移动节点获得到锚节点的最小跳数。 2）在获得其他锚节点的位置信息和相隔跳距之后，可以计算该锚节点估算的网络平均一跳的距 离 H ，然后计算出移动节点到每个锚节点的跳段距离： 2 2 ( ) ( ) i j i j j i i j i x x y y H H         。 （1）