[發明專利]一種基于三邊測量定位計算的不確定性分析方法

在審

• 申請號: 201710365982.8
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107271950A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 羅清華;焉曉貞;周鵬太;彭宇;甘興利;沈豪;張輝;李平;彭喜元
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G01S5/06;H04W4/02;H04W64/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于三邊測量定位計算的不確定性分析方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：

步驟一、系統中有4個無線傳感器節點，分別為3個定位的錨節點和1個未知節點，它們都具有nanoLoc無線射頻收發器，并可以采用雙邊對等方法測量得到任意兩個節點間的距離估計值；

步驟二、系統中各個節點進行初始化，未知節點首先建立無線網絡，并等待其它節點申請加入網絡；

步驟三、3個錨節點初始化成功后，分別采用射頻收發器掃描發現未知節點建立的無線網絡，并通過射頻收發器發送網絡加入請求數據包，并成功加入該無線網絡，如果加入網絡成功，則執行步驟四，否則，執行步驟三；

步驟四、未知節點通過其無線射頻收發器廣播定位請求數據包，第i個錨節點收到定位請求數據包后，采用雙邊對等測距方法，通過與未知節點間的4J次數據包交互，獲得第i個錨節點與未知節點間的距離d_i的J次測量值：{d_i1,d_i2,d_i3,…,d_ij,…,d_iJ}，并進行統計計算，將測量值的統計均值d_i_u作為距離d_i估計結果，將測量值的統計標準差d_i_σ作為距離d_i估計結果的不確定性，其中i為正整數，且1≤i≤3，設定i的初始值為1，j為正整數，且1≤j≤J，J為用戶設定的正整數，且50≤J≤150，本發明專利中，J取值100；

步驟五、i＝i+1，判斷i的值是否大于3，若是，則執行步驟六，否則執行步驟四；

步驟六、系統獲得了未知節點與三個錨節點間的距離估計結果{d₁_u,d₂_u,d₃_u}，以及它們對應的不確定度{d₁_σ,d₂_σ,d₃_σ}，并結合三個錨節點的坐標：(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，(x₃，y₃)，則未知節點的坐標(x，y)按公式(1)進行計算：

xy=2(x1-x3)2(y1-y3)2(x2-x3)2(y2-y3)-1x12-x32+y12-y32+(d3_u)2-(d1_u)2x22-x32+y22-y32+(d3_u)2-(d2_u)2=A-1B---(1)]]>

其中

步驟七、定位計算結果(x，y)的不確定性(x_σ,y_σ)按公式(2)進行計算：

x_σy_σ=Σi=13[(∂(A-1B)∂xixi_σ)2+(∂(A-1B)∂yiyi_σ)2+(∂(A-1B)∂(di_u)di_σ)2]---(2)]]>

其中i為正整數，且1≤i≤3，和分別為敏感因子，分別表示定位因素x_i、y_i和d_i_u對定位結果的影響程度大小，其數值越大，表明影響程度越大，可識別出對定位影響較大的因素，為改善定位精度方法提供重要參考信息，x_i_σ和y_i_σ分別為第i個錨節點橫坐標和縱坐標的標準差，由于本發明中，設定錨節點的位置是精確值，因此x_i_σ＝0，y_i_σ＝0，其中i為正整數，且1≤i≤3，因此，公式(2)可簡化為公式(3)；

x_σy_σ=Σi=13(∂(A-1B)∂(di_u)di_σ)2---(3)]]> 1

步驟八、判斷定位計算任務是否完成，如果是，執行步驟九，否則，在下一個定位點上，執行步驟四；

步驟九、結束三邊測量定位及其不確定性分析任務。