[發(fā)明專利]一種基于最小標準差的錨節(jié)點優(yōu)化選擇的最大似然定位方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710732862.7
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107404708A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設計）人: 羅清華;焉曉貞;楊一鵬;彭宇;彭喜元;吳艷
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學（威海）
• 主分類號: H04W4/00
• 分類號: H04W4/00;H04W64/00;G01S5/02
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1.一種基于最小標準差的錨節(jié)點優(yōu)化選擇的最大似然定位方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：

步驟一、系統(tǒng)中有I+1個無線傳感器節(jié)點，分別為I個定位的錨節(jié)點A＝{A₁,A₂,A₃,…,A_i,…,A_I}和1個未知節(jié)點，它們都具有nanoLOC無線射頻收發(fā)器，并可以采用雙邊對等方法測量得到任意兩個節(jié)點間的距離估計值，其中i為正整數(shù)，且1≤i≤I，I為用戶設定的正整數(shù)，且4≤I≤15，本發(fā)明中I取值為10；

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

步驟三、I個錨節(jié)點初始化成功后，分別采用射頻收發(fā)器掃描發(fā)現(xiàn)未知節(jié)點建立的無線網絡，并通過射頻收發(fā)器發(fā)送網絡加入請求數(shù)據(jù)包，申請加入該無線網絡，如果加入網絡成功，則執(zhí)行步驟四，否則，執(zhí)行步驟三；

步驟四、初始化變量i為1，i為正整數(shù)，且1≤i≤I；

步驟五、未知節(jié)點通過其無線射頻收發(fā)器向第i個錨節(jié)點發(fā)送定位請求數(shù)據(jù)包，第i個錨節(jié)點收到定位請求數(shù)據(jù)包后，采用雙邊對等測距方法，通過與未知節(jié)點間的4J次數(shù)據(jù)包交互，獲得第i個錨節(jié)點與未知節(jié)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(tǒng)計計算，將測量值的統(tǒng)計均值d_i_u作為距離d_i估計結果，將測量值的統(tǒng)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，其中j為正整數(shù)，且1≤j≤J，J為用戶設定的正整數(shù)，且50≤J≤150，本發(fā)明中，J取值為100；

步驟六、判斷i的值是否大于I，若是，則執(zhí)行步驟七，否則，執(zhí)行步驟五；

步驟七、系統(tǒng)獲得未知節(jié)點與I個錨節(jié)點間的距離估計結果{d₁_u,d₂_u,d₃_u，…，d_i_u，…，d_I_u}，以及它們對應的標準差序列Q＝{d₁_σ,d₂_σ,d₃_σ，…，d_i_σ，…，d_I_σ}，定義估計質量參數(shù)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(shù)，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(tǒng)判斷k是否大于K，如果是，k值置為1，執(zhí)行步驟十，否則執(zhí)行步驟九；

步驟九、w_k的值置為Inf，其中Inf為最大實數(shù)，k＝k+1，執(zhí)行步驟八；

步驟十、系統(tǒng)判斷i是否大于I，如果是，執(zhí)行步驟十五，否則執(zhí)行步驟十一；

步驟十一、系統(tǒng)判斷k是否大于K，如果是，k值置為1，i＝i+1，執(zhí)行步驟十，否則執(zhí)行步驟十二；

步驟十二、系統(tǒng)判斷d_i_σ是否小于w_k，若是，執(zhí)行步驟十三，否則，k＝k+1，執(zhí)行步驟十一；

步驟十三、系統(tǒng)判斷l(xiāng)是否小于k，如果是，l的值置為K，w_l＝d_i_σ，執(zhí)行步驟十一，否則，執(zhí)行步驟十四；

步驟十四、w_l＝w_l-1，l＝l-1，執(zhí)行步驟十三；

步驟十五、系統(tǒng)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(yōu)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(yōu)化選擇的距離估計結果對應的錨節(jié)點A'＝{A'₁,A'₂,A'₃,…,A'_k,…,A'_K}作為優(yōu)化選擇的錨節(jié)點，執(zhí)行步驟十六；

步驟十六、系統(tǒng)根據(jù)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(jié)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(jié)點的坐標(x，y)按公式(1)進行計算：

xy=(ATA)-1ATB---(1)]]>

其中A＝-2

步驟十七、判斷最大似然定位計算任務是否完成，如果是，執(zhí)行步驟十八，否則，在下一個定位點上，執(zhí)行步驟四；

步驟十八、結束基于最小標準差的錨節(jié)點優(yōu)化選擇的最大似然定位任務。