[發(fā)明專利]基于陰影衰落的無線探測網絡節(jié)點定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510276049.4
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN104837199B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設計）人: 劉珩;王正歡;倪亞萍;許勝新;安建平;卜祥元;辛怡
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于陰影衰落的無線探測網絡節(jié)點定位方法，其特征在于，包含如下步驟：

步驟一：配置錨節(jié)點陣列：

將工作在相同頻段且支持相同通信協(xié)議的L個錨節(jié)點構成錨節(jié)點陣列且L≥2，將錨節(jié)點陣列、1個基站節(jié)點以及1個位置未知節(jié)點放置在一個2維xoy平面內，并且這些節(jié)點具有相同的物理結構；構成錨節(jié)點陣列的L個錨節(jié)點的坐標是已知的，分別為(x_l,y_l)^T,l∈{1,2,...,L}，未知節(jié)點的坐標記為(x,y)^T；L個錨節(jié)點和該位置未知節(jié)點構成L條無線鏈路；基站節(jié)點距離錨節(jié)點的距離應小于錨節(jié)點發(fā)送的信號所能傳輸的最遠距離；

所述待測的位置未知節(jié)點每次測量過程中只能有一個位置，且該位置未知節(jié)點周期性的發(fā)送無線信號給錨節(jié)點，錨節(jié)點接收信號后測量接收信號強度即RSS值并將測量的RSS值發(fā)送到基站節(jié)點，基站節(jié)點將接收到的RSS值傳送到與其相連的本地計算機中；并執(zhí)行從步驟二開始的如下操作；

步驟二：對錨節(jié)點與位置未知節(jié)點之間的每一條鏈路l，獲得每時刻由于障礙物運動導致的各鏈路的RSS值的變化量：方法如下：

步驟2.1：獲得沒有障礙物時鏈路l的RSS值

步驟2.2：令xoy平面中，錨節(jié)點陣列兩側的平面分別為左半平面和右半平面，分別在左半平面上設定障礙物的預定運動軌跡一，在右半平面上設定障礙物的預定運動軌跡二，確保所有錨節(jié)點都在運動軌跡一的右側，在運動軌跡二的左側，即所有錨節(jié)點都位于左半平面和右半平面之間；障礙物軌跡應該保證至少有一部分位于未知節(jié)點和錨節(jié)點之間；

步驟2.3：障礙物分別按運動軌跡一和運動軌跡二運動，獲得t,t＝{1,2,...,N}時刻鏈路l的RSS值即當i＝1時，表示障礙物在左半平面按照運動軌跡一運動時t時刻鏈路l的RSS值，當i＝2時，表示障礙物在右半平面按照運動軌跡二運動時t時刻鏈路l的RSS值，其中N是測量所需離散時間點的總數，即記錄的次數，其取值與系統(tǒng)采樣率有關，采樣率應保證能跟上障礙物的運動速度；

步驟2.4：獲得t時刻鏈路l的RSS值的變化量：

障礙物分別在左半平面和右半平面沿預定的運動軌跡運動時，得到t時刻鏈路l的RSS的變化量為：

Δrl,t(i)=rl,t(i)-rl‾;]]>

當i＝1時，表示t時刻障礙物按照運動軌跡一運動時鏈路l的RSS的變化量；當i＝2時，表示t時刻障礙物按照運動軌跡二運動時鏈路l的RSS的變化量；

由于障礙物有一定的體積，因此障礙物遮擋鏈路有一定的持續(xù)時間；

當障礙物遮擋鏈路l的持續(xù)時間的離散值w是奇數時，障礙物遮擋鏈路l的持續(xù)時間的離散表示方式是時間段

當障礙物遮擋鏈路l的持續(xù)時間的離散值w是偶數時，障礙物遮擋鏈路l的持續(xù)時間的離散表示方式是時間段

其中為鏈路l被障礙物穿越的時刻，即在該時刻障礙物的中心正好位于錨節(jié)點(x_l,y_l)^T,l∈{1,2,...,L}和未知節(jié)點構成的鏈路l上，當i＝1時，表示障礙物在左半平面按照運動軌跡一運動時鏈路l被障礙物中心穿越的時刻，當i＝2時，表示障礙物在右半平面按照運動軌跡二運動時鏈路l被障礙物中心穿越的時刻；

步驟三：獲得能夠確定障礙物遮擋鏈路l的持續(xù)時間的離散值w；

能夠確定障礙物遮擋鏈路持續(xù)時長的w取為：

其中符號表示對數據向下取整，R表示障礙物的半徑；v＝(v_x,v_y)^T是障礙物的運動速度，其中v_x和v_y分別為障礙物在x方向和y方向上的分速度，Δt為RSS的測量周期，即采樣時間間隔；

步驟四：障礙物分別在左半平面和右半平面沿預定的運動軌跡一和運動軌跡二運動時，估計障礙物中心穿越鏈路l的時刻

假設每條鏈路在不同時刻的RSS變化量是相互獨立的，則障礙物穿越鏈路l的時刻的最大似然估計為：

當w是奇數時，

當w是偶數時，

即估計的結果來自于使得似然函數取得最大值的那個時刻；

步驟五：根據步驟四的結果確定位置未知節(jié)點所在的半平面：

當w是奇數時，

當w是偶數時，

I＝1時表示位置未知節(jié)點位于左半平面，I＝2時表示位置未知節(jié)點位于右半平面；

步驟六：利用最小二乘算法定位節(jié)點；

當鏈路l被障礙物遮擋時，障礙物的中心位于錨節(jié)點和位置未知節(jié)點構成的鏈路l直線上，即在時刻障礙物的中心坐標應該滿足鏈路l的直線方程，考慮到由錨節(jié)點和未知節(jié)點構成的L條無線鏈路，有：

Axy=y1-yt^1(I)oxt^1(I)o-x1y2-yt^2(I)oxt^2(I)o-x2......yL-yt^L(I)oxt^L(I)o-xLL×2xy=xt^1(I)oy1-x1yt^1(I)oxt^2(I)oy2-x2yt^2(I)o...xt^L(I)oyL-xLyt^L(I)oL×1=b]]>

其中是時刻障礙物中心的坐標，(x_l,y_l)^T,l∈{1,2,...,L}是錨節(jié)點坐標；根據最小二乘算法得到位置未知節(jié)點的坐標估計為：

x^y^LS=(ATA)-1ATb.]]>