无人机辅助的基于前馈神经网络的节点定位算法.pdf

本文主要探讨了无人机辅助的基于前馈神经网络的节点定位算法（UAV-NN），该算法应用于无线传感网络（WSNs）中的节点定位问题。无线传感网络是由大量微小、低功耗的传感节点组成的网络，这些节点通常用于监测环境或执行特定任务。在WSNs中，节点定位是一项关键任务，对于网络的运行和数据的有效分析至关重要。 传统的节点定位方法往往依赖于已知位置的锚节点，通过测量信号强度指示（RSSI）来估算未知节点的位置。然而，这种方法存在定位精度不高的问题，且需要大量的地面锚节点。为了解决这些问题，本文提出了一种创新的方法，引入无人机作为移动的锚节点，周期性地发送beacon信号。 UAV-NN算法的核心是使用单隐藏层前馈神经网络（SLFN）结合极端学习机（ELM）技术。ELM是一种快速的机器学习算法，能够高效地训练神经网络，减少训练时间和定位误差。在UAV-NN算法中，无人机发射的beacon信号被未知节点接收到后，每个未知节点会记录下接收到的RSSI值。这些RSSI值作为输入数据，通过已经用ELM训练好的SLFN进行处理，从而估算出节点的精确位置。 与传统的基于RSSI的定位算法相比，UAV-NN算法的优势在于它无需部署大量地面锚节点，降低了网络部署的成本和复杂性。同时，由于采用了ELM，UAV-NN算法能够提供更准确的实时定位服务，减少了定位误差。仿真结果证实了这一优势，表明UAV-NN在定位性能上优于其他传统的机器学习算法。 此外，使用无人机作为移动锚节点还带来了一些额外的好处。例如，无人机可以覆盖更广泛的区域，提高了网络的覆盖范围和定位的全面性。无人机的机动性也使得它们能够在不可预知的环境中适应性地调整位置，从而提高定位的可靠性。 总结起来，无人机辅助的基于前馈神经网络的节点定位算法（UAV-NN）是一种创新的WSNs节点定位解决方案，它结合了无人机的灵活性和ELM的高效性，实现了高精度、低成本的定位服务。这一方法对WSNs的部署和应用具有重要的实际意义，尤其是在需要精确位置信息的领域，如环境监控、灾害响应和智能城市等。未来的研究可能会进一步探索如何优化UAV路径规划，提高神经网络的训练效率，以及如何在多变的无线环境中增强定位的鲁棒性。