基于半定规划的无线传感器网络节点定位算法

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.003

东北大学学报:自然科学版 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (10): 1381-1385.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.003

基于半定规划的无线传感器网络节点定位算法

武刚^1,2，吴成东¹

(1. 东北大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳110819; 2. 沈阳大学信息工程学院，辽宁沈阳110044)

收稿日期:2018-12-19 修回日期:2018-12-19 出版日期:2019-10-15 发布日期:2019-10-10
通讯作者: 武刚
作者简介:武刚(1978-)，男，辽宁丹东人，东北大学博士研究生; 吴成东(1960-)，男，辽宁大连人，东北大学教授，博士生导师.
基金资助:
国家重点研发计划项目(2017YBF1300900)；国家自然科学基金资助项目(61973063)；国家自然科学基金与深圳市联合基金资助项目(U1713216).

Location Algorithm of Wireless Sensor Network Nodes Based on Semi-definite Programming

WU Gang^1,2， WU Cheng-dong¹

1. School of Information Science & Engineering， Northeastern University， Shenyang 110819， China; 2. School of Information Engineering， Shenyang University， Shenyang 110044， China.

Received:2018-12-19 Revised:2018-12-19 Online:2019-10-15 Published:2019-10-10
Contact: WU Gang
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摘要/Abstract

摘要： 针对无线传感器网络节点定位，在最大似然估计(MLE)基础上提出了一种半定规划(SDP)的优化算法.结合有效的锚节点位置选择和比率范围设定，在放宽非凸约束的基础上，采用SDP求解算法，有效减少了误差的影响，得到被测节点的实际位置.改变锚节点的位置可以有效解决锚节点凸壳外的节点位置估计不精准问题.仿真结果表明，提出的SDP算法对未知节点的位置实现了高精度定位，改进了凸优化方法.

关键词: 无线传感器网络, 半定规划, 最大似然估计, 估计位置, 锚节点

Abstract: Aiming at node localizations of wireless sensor network(WSN)， a semi-definite programming(SDP)optimization algorithm based on the maximum likelihood estimation(MLE)was proposed. Combining the effective anchor node position selection and ratio range setting， the SDP algorithm was used to relax the non-convex constraints， effectively reduce the impact of errors and get the actual position of measurement nodes. Changing the position of the anchor node can effectively solve the problem of inaccurate estimation of nodes outside the convex hull of the anchor node. The simulation results showed that the proposed SDP algorithm achieves high-precision in the position estimation of unknown nodes， and improves the convex optimization method.

Key words: wireless sensor network, semi-definite programming, maximum likelihood estimation, estimated position, anchor node

中图分类号:

TP393

武刚，吴成东. 基于半定规划的无线传感器网络节点定位算法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(10): 1381-1385.

WU Gang， WU Cheng-dong. Location Algorithm of Wireless Sensor Network Nodes Based on Semi-definite Programming[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2019, 40(10): 1381-1385.

参考文献

[1]Ou C H.A localization scheme for wireless sensor networks using mobile anchors with directional antennas［J］.IEEE Sensors，2011，11(7):1607-1616.
[2]Fang X M，Jiang Z H，Nan L，et al.Noise-aware localization algorithms for wireless sensor networks based on multidimensional scaling and adaptive Kalman filtering ［J］.Computer Communications，2017，10(1):57-68.
[3]Tomic S，Beko M， Dinis R.Distributed RSS-AoA based localization with unknown transmit powers［J］.IEEE Wireless Communications，2016，5(4):392-395.
[4]Guvenc I，Chong C.A survey on TOA based wireless localization and NLOS mitigation techniques ［J］.IEEE Communications，2009，11(3):107-124.
[5]胡楠，吴成东，刘鹏达，等.基于严格残差选择的非视距定位算法［J］.东北大学学报(自然科学版)，2016，37(9):1221-1224.(Hu Nan，Wu Cheng-dong，Liu Peng-da，et al.NLOS localization algorithm based on the strict residual ［J］.Journal of Northeastern University(Natural Science)，2016，37(9):1221-1224.)
[6]崔玮，吴成东，张云洲，等.基于高斯混合模型的非视距定位算法［J］.通信学报，2014，35(1):99-106.(Cui Wei，Wu Cheng-dong，Zhang Yun-zhou，et al.GMM-based localization algorithm under NLOS conditions ［J］.Journal on Communications， 2014，35(1):99-106.)
[7]Doherty L，Laurent E G，Pister K，et al.Convex position estimation in wireless sensor networks［C］//IEEE International Conference on Computer Communications.Beijing，2001:1655-1663.
[8]Jose C，Patwari N，HeroIII A O，et al.Distributed multidimensional scaling with adaptive weighting for node localization in sensor networks［J］.Association for Computing Machinery Transactions，2005，26(3):165-173.
[9]Lui K W K，Ma W K，So H C，et al.Semidefinite programming algorithms for sensor network node localization with uncertainties in anchor positions and/or propagation speed ［J］.IEEE Transactions on Signal Process，2009，57(2):752-763.

[1]	叶正旺，温涛，刘振宇，付崇国. 基于信任模型的WSNs安全数据融合算法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(6): 789-794.
[2]	宋晓莹，温涛，孙伟，张启龙. 基于多准则决策方法的WSNs不等簇数据收集算法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(4): 476-480.
[3]	胡楠，吴成东，刘鹏达，于晓升. 基于严格残差选择的非视距定位算法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2016, 37(9): 1221-1224.
[4]	信俊昌，石凌旭，王培，王之琼. 传感器网络中基于过滤的概率Skyline查询算法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2014, 35(7): 944-948.
[5]	孟颍辉，闻英友，陈剑，赵宏. 基于估计距离的无需测距定位算法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2014, 35(7): 921-925.
[6]	金仁成，韦宁，徐浩，王立鼎. 基于虚拟力的无线传感器网络分簇部署策略[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2014, 35(5): 640-644.
[7]	张云洲，项姝，付文艳，贾子熙. 结合共线性因素的无线传感器网络DV-Hop定位算法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2014, 35(10): 1378-1381.
[8]	李芳芳，刘栋，高宪文，于戈. 基于多目标规划的WSN路径动态选择算法[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2013, 34(8): 1082-1085.
[9]	吴成东，冯晟，张云洲. 基于异步卡尔曼滤波的移动机器人动态定位[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2013, 34(3): 312-316.
[10]	黄月，吴成东，董晶晶，贾子熙. 基于WSN的灾难现场最优逃生路径规划[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2013, 34(2): 162-165.
[11]	黄学哲，邓庆绪，李传文，金顺希. 采用邻居节点的改进ZigBee路由选择算法[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2013, 34(12): 1703-1706.
[12]	张冬青，温涛，郭权，宋晓莹. 防边界收缩的无线传感器网络节点轻量级调度算法[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2013, 34(10): 1378-1381.
[13]	李凤云，李沛谕，高福祥，常桂然. 基于扇形区域的无线传感器网络位置隐私保护[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2013, 34(1): 21-25.
[14]	董晓梅;杨洁;. 一种无线传感器网络中的虫洞攻击检测算法[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2012, 33(9): 1253-1256.
[15]	吴镝;温涛;郭权;盛国军;. 基于蚁群系统的WSN能量有效路由算法[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2012, 33(7): 941-944.

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