[發明專利]基于Tikhonov規則化的無線定位方法

有效

• 申請號: 201611189754.1
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN107147995B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 施衛娟;嚴筱永
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: H04W4/08
• 分類號: H04W4/08;H04W28/02;H04W40/20;H04W64/00
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 黃智明

1.一種基于Tikhonov規則化的無線定位方法，其特征在于：包括測量階段、訓練階段和定位階段，

測量階段：使用距離矢量路由交換協議，在節點通信一段時間后，使網絡中所有節點獲得與參考節點之間的最短跳數和物理距離；

訓練階段：在獲取參考節點間的最短跳數和物理距離之后，利用跳數與物理距離之間的映射關系構建最小跳數與實際距離的映射關系；訓練階段具體過程為：在實際運算過程對跳數和距離采取中心化處理，因此將跳數與物理距離之間的映射關系即D＝HT+e 公式(7)，其中，T是跳數—距離映射關系；e為隨機誤差，變為：其中分別是距離矩陣和跳數矩陣中心化后的矩陣；β的每列向量通過最小化誤差的均方差獲得，即：

易得，列向量t_i的最小二乘解：t_i＝(H^TH)^-1H^Td_i (9)

Tikhonov規則化方法提出，式(7)的解應該滿足：||HT-D||≤Δ (10)

其中Δ＝||e||，當式(10)取等號時，式(7)的映射關系T被獲得，因此求映射關系T，可以通過求解式(11)的最小化得到，最小化公式為：

min{||HT-D||²+γ||T||²} (11)

易知，式(11)是條件極值問題，通過拉格朗日方程將其轉換為無條件極值問題進行求解，因此，得到參考節點間跳數—距離關系：

其中，I是單位對角矩陣，參數γ稱為正則化參數，T即為病態方程的正規解；

定位階段：利用未知節點到參考節點的跳數在映射模型指引下獲取相應物理距離；最后通過三邊法獲取未知節點的估計位置。

2.如權利要求1所述的基于Tikhonov規則化的無線定位方法，其特征在于：測量階段的具體過程是：在監測區域內，參考節點向通信半徑內的其余節點發送帶有自身位置信息的廣播信息分組，監測區域內各節點在接收到分組信息后，節點記錄下到相連接的參考節點的最小跳數，同時將分組中的跳數字段Hop_counts值加1，但當節點收到來自相同參考節點，其中的跳數字段值不是最小值時程序自動忽略這個分組；使用上述方法，最終整個監測區域內所有節點都記錄了到它們所連接的參考節點的最小跳數。

3.如權利要求2所述的基于Tikhonov規則化的無線定位方法，其特征在于：廣播信息分組至少包含有參考節點表示字段ID、坐標位置信息和跳數字段Hop_counts，初始化值為1，其中，坐標位置信息，包括X和Y，分組格式如下：

ID	X	Y	Hop_counts

。

4.如權利要求1所述的基于Tikhonov規則化的無線定位方法，其特征在于：參考節點間的距離根據自身坐標，采用物理距離公式(5)可得，節點S_i到S_j的物理距離為：

其中，節點的坐標cor(S_p)＝(x_p，y_p)^T，其中，p＝1，…m，…，n。