[發明專利]一種基于最小誤差傳播的錨節點優化選擇的最小二乘定位方法

在審

• 申請號: 201710732823.7
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107404707A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 羅清華;焉曉貞;馬衍秀;張輝;彭宇;彭喜元
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: H04W4/00
• 分類號: H04W4/00;H04W64/00;G01S5/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于最小誤差傳播的錨節點優化選擇的最小二乘定位方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：

步驟一、系統中有I+1個無線傳感器節點，分別為I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，其中，I為用戶設定的正整數，且4≤I≤10，本發明中I取值為10；

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、I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，申請加入該無線網絡，如果加入網絡成功，則執行步驟四，否則，執行步驟三；

步驟四、初始化變量i為1，i為正整數，且1≤i≤I；

步驟五、未知節點通過其無線射頻收發器向第i個錨節點發送定位請求數據包，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，i＝i+1，j為正整數，且1≤j≤J，J為用戶設定的正整數，且50≤J≤150，本發明中，J取值為100；

步驟六、判斷i的值是否大于I，若是，則執行步驟七，否則執行步驟五；

步驟七、系統獲得未知節點與I個錨節點間的距離估計結果{d₁_u,d₂_u,d₃_u，…，d_i_u，…，d_I_u}，以及它們對應的不確定度序列{d₁_σ,d₂_σ,d₃_σ，…，d_i_σ，…，d_I_σ}，定義誤差傳播序列Q＝{d₁_σ*d₁_u,d₂_σ*d₂_u,d₃_σ*d₃_u，…，d_i_σ*d_i_u，…，d_I_σ*d_I_u}，定義估計質量參數滑動窗口w＝{w₁,w₂,w₃,…,w_k,…,w_K}，其中1≤i≤I，1≤k≤K，i和k初始化值為1，其中K為用戶定義的正整數，且3≤K≤I，本專利中，K取值為8，定義變量l，且1≤l≤K,l初始值為K；

步驟八、系統判斷k是否大于K，如果是，k值置為1，執行步驟十，否則執行步驟九；

步驟九、w_k的值置為Inf，其中Inf為最大實數，k＝k+1，執行步驟八；

步驟十、系統判斷i是否大于I，如果是，執行步驟十五，否則執行步驟十一；

步驟十一、系統判斷k是否大于K，如果是，k值置為1，i＝i+1，執行步驟十，否則執行步驟十二；

步驟十二、系統判斷d_i_σ是否小于w_k，若是，執行步驟十三，否則，k＝k+1，執行步驟十一；

步驟十三、系統判斷l是否小于k，如果是，l的值置為K，w_l＝d_i_σ*d_i_u，執行步驟十一，否則，執行步驟十四；

步驟十四、w_l＝w_l-1，l＝l-1，執行步驟十三；

步驟十五、系統獲得滑動窗口序列w＝{w₁,w₂,w₃,…,w_k,…,w_K}，將其對應的距離估計值序列作為優化選擇的距離估計結果d'＝{d'₁_u,d'₂_u,d'₃_u，…，d'_k_u，…，d'_K_u}，將優化選擇的距離估計結果對應的錨節點A'＝{A'₁,A'₂,A'₃,…,A'_k,…,A'_K}作為優化選擇的錨節點，執行步驟十六；

步驟十六、系統根據距離估計結果{d'₁_u,d'₂_u,d'₃_u，…，d'_k_u，…，d'_K_u}，以及對應的K個錨節點坐標的坐標信息(x'₁，y'₁)，(x'₂，y'₂)，(x'₃，y'₃)，…,(x'_k，y'_k)，…，(x'_K，y'_K)，并結合最小二乘準則，未知節點的坐標(x，y)按公式(1)進行計算：

xy=(CTC)-1CTD---(1)]]>

其中

步驟十七、判斷最小二乘定位計算任務是否完成，如果是，執行步驟十八，否則，在下一個定位點上，執行步驟四；

步驟十八、結束基于最小誤差傳播的錨節點優化選擇的最小二乘定位任務。