[發明專利]一種基于RSS的凸優化無線傳感器網絡定位方法

有效

• 申請號: 201911043460.1
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110996248B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 金小萍;梁俊
• 申請（專利權）人: 中國計量大學上虞高等研究院有限公司;中國計量大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/021;H04W64/00;H04W84/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

1.一種基于RSS的凸優化無線傳感器網絡定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

首先，該方法在RSS測距方程的基礎上，利用相對誤差估計準則構建出目標節點定位方程；然后，根據凸優化的方法構建出一個魯棒性的節點定位方法；同時，考慮到傳感器網絡發射功率未知的情況對該定位方法進行分析，提出利用迭代的方法對該定位方法進行求解；

所述無線傳感器網絡具有N個定位錨節點傳感器和1個待定位傳感器x，由此對應的第N個錨節點傳感器的RSS表達式為

其中，P₀是發射功率參數,d₀是功率參考距離，γ是定位系統環境參數，s_i是已知的錨節點傳感器坐標,n_i表示噪聲向量，其元素分別服從零均值的高斯分布CN(0,σ²)，σ²為噪聲功率；

將所述錨節點傳感器的RSS表達式轉變為線性形式，進行線性化處理得到

d_i＝r_iε_i,i＝1,...,N (2)

其中，各個等價參數分別為

利用相對誤差估計準則，將線性表達式轉換成相對誤差估計的形式，即可得到節點定位的估計方程

對該方程進行平方等價并省去常數項，最終可以得到化簡后的目標定位表達式

所述目標定位表達式是一個非凸函數，對它進行凸化解：

給定原始目標定位表達式兩個上界，t_i，T_i,引入如下的約束表達式：

由此可以得到一個節點定位的約束優化問題

利用凸優化松弛技巧，引入松弛約束條件||x-s_i||≤r_i和X≥x^Tx，對約束條件進行松弛變換，最終可以得到如下的凸優化定位方法：

||x-s_i||≤r_i,i＝1,...,N (7d)

將傳感器測到的RSS信息代入到公式(7a)-(7e)中進行計算可以實現節點的求解從而實現定位，將該凸優化RSS定位算法命名為RSS-NEW1。

2.根據權利要求1所述的基于RSS的凸優化無線傳感器網絡定位方法，其特征在于，針對定位過程中發射功率未知的情況，對應著P₀參數未知，提出如下RSS定位算法：

||x-s_i||≤r_i,i＝1,...,N (8d)

||[2b；c-1]||≤c+1 (8f)

其中，參數b和參數c是對應的功率未知參數P₀的等價約束條件，為了提升該算法的性能，提出如下一個迭代過程去求解該問題：

第一步，首先去計算功率已知情況下的定位算法RSS-NEW1，得到一個估計節點x₁；

第二步，將估計節點x₁帶入到RSS測距方程，求解出未知參數

第三步，利用求出的參數信息再去求解公式(8a)-(8f)，得到最終的傳感器定位位置x₂，第一步到第三步即為RSS-NEW2。