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专利号: 2021106390684
申请人: 中山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-11-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多项式近似的差分进化节点定位方法,其特征在于:所述的方法包括步骤如下:S1:通过锚节点泛洪信息,网络中的所有锚节点获得锚节点的跳数和位置信息;

S2:根据获得的锚节点的位置信息,计算锚节点间的最优跳数;

S3:根据锚节点间的最优跳数,计算每个锚节点的跳数调整因子;

S4:利用锚节点的跳数调整因子来修正未知节点到锚节点的跳数;

S5:未知节点通过多项式近似估计自身与锚节点之间的距离,得到估计距离;

S6:未知节点根据锚节点坐标和估计距离构建目标函数,并通过差分进化求得目标函数的最小值对应的解作为未知节点坐标,从而实现对未知节点的定位。

2.根据权利要求1所述的多项式近似的差分进化节点定位方法,其特征在于:步骤S2,所述的锚节点间的最优跳数Hij,计算公式如下:Hij=dij/R           (1)式中,dij表示锚节点i与锚节点j之间的真实距离,其根据锚节点的位置信息计算得到;

R表示锚节点i与锚节点j之间的通信半径。

3.根据权利要求2所述的多项式近似的差分进化节点定位方法,其特征在于:步骤S3,所述的跳数调整因子,具体计算如下:先计算锚节点间的最优跳数值的占比率MijMij=Hij/hij            (2)其中,hij表示锚节点i与锚节点j之间的实际跳数;Hij表示锚节点i与锚节点j之间的最优跳数值;

把每个锚节点与其他锚节点最优跳数值得占比率Mij的均值作为自身的跳数调整因子,每个锚节点的跳数调整因子:

4.根据权利要求3所述的多项式近似的差分进化节点定位方法,其特征在于:步骤S4,修正未知节点到锚节点的跳数,公式如下:hik=λi*h′ik            (4)其中,h′ik表示未知节点k到锚节点i的实际最小跳数。

5.根据权利要求4所述的多项式近似的差分进化节点定位方法,其特征在于:步骤S5,采用多项式近似建立距离估计模型,以映射网络中节点间跳数和距离之间的复杂非线性关系;

给定函数f(·)的测试数据集(xk,yk),k=1,…,m;xk是节点之间的跳数值,yk是距离值;

采用N次的多项式φ()来近似函数f(·)

2 N

φ(x)=a0+a1x+a2x+…+aNx    (5)式中,a0、a1、a2表示多项式系数,通过最小化下列目标函数来求解多项式系数,

6.根据权利要求5所述的多项式近似的差分进化节点定位方法,其特征在于:先使用如下多项式定义锚节点i与其他锚节点之间的距离选择3次多项式来近似,得到一个如下形式的矩阵:式中,hin表示锚节点i与锚节点n之间的跳数;

用最小二乘法确定α的最佳值,求解如下方程T ‑1 T

α=(HH) HD              (9)式中,矩阵

向量

从而确定多项式系数a0、a1、a2、α3;

然后,每个锚节点在网络中广播一个包括其计算的多项式系数的数据包;当一个未知节点从锚节点接收到第一个到达的数据包时,则该数据包到这个未知节点有最小的跳数;

之后,每个未知节点计算自身与锚节点之间的距离式中, 表示未知节点k与锚节点i之间的距离,hik表示未知节点k与锚节点i之间的修正后的最小跳数。

7.根据权利要求6所述的多项式近似的差分进化节点定位方法,其特征在于:步骤S6,未知节点根据锚节点坐标和估计距离 构建目标函数,其中, 表示未知节点k的估计坐标;(xi,yi)表示锚节点i的坐标,wki表示锚节点i在未知节点k坐标计算过程中的权重,其计算方式如下:式中,N表示锚节点数量;hik表示未知节点k到锚节点i的跳数。

对于未知节点k的坐标,可以通过使用差分进化优化算法来获得式(15)的最小值所对应的解 该解即为未知节点k的估计坐标。

8.根据权利要求7所述的多项式近似的差分进化节点定位方法,其特征在于:所述的差分进化优化算法包括变异、交叉、选择几种遗传操作。

9.一种计算机系统,包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于:所述的处理器执行所述的计算机程序时,实现如权利要求1~8任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于:所述的计算机程序被处理器执行时,实现如权利要求1~8任一项所述的方法的步骤。