[發明專利]混合視距和非視距環境下基于接收信號強度的定位方法

有效

• 申請號: 201911052603.5
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110850366B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 王剛;孫英豪
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G01S11/06;H04W84/18
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 周玨

本發明公開了一種混合視距和非視距環境下基于接收信號強度的定位方法，其構建接收傳感器接收到的測量信號的信號強度的模型；通過引入非視距誤差引起的額外損耗的平衡參數，對模型進行轉換，進而得到對應的一階泰勒展開表達式及一階泰勒簡化表達式；根據一階泰勒簡化表達式構建魯棒加權最小二乘問題；利用近似關系、上鏡圖方法、S?Lemma定理，并引入額外損耗的誤差上界，轉換為魯棒加權最小二乘簡化問題；利用凸松弛的方法將魯棒加權最小二乘簡化問題轉化為半正定規劃問題；求解半正定規劃問題，得到目標源的坐標位置的估計值；優點是其能夠解決測量環境中非視距誤差的存在問題，從而能夠提高定位精度。

技術領域

本發明涉及一種目標定位方法，尤其是涉及一種混合視距和非視距環境下基于接收信號強度的定位方法。

背景技術

近些年，無線傳感器網絡(WSN)因其廣泛的應用而迅速發展，其可以便捷快速地實現定位導航、環境監測、智能家居、工業控制等。隨著技術的發展與社會的進步，高精度的目標定位技術在各個領域展現出了廣泛的應用前景。因此，對無線傳感器網絡中高精度的目標定位方法的研究十分有必要。

目前，實現目標定位的基本方法有很多，使用最為廣泛的是基于到達時間(TOA)的時間測量方法。然而，無線傳感器網絡通常由多個具有受限通信范圍和受限計算能力的小型傳感器節點組成，這一缺點限制了基于到達時間(TOA)的定位方法和基于到達時間差(TDOA)的定位方法的應用范圍。由于基于接收信號強度(RSS)的定位方法對于傳感器節點的計算能力要求較低，因而，對于基于接收信號強度(RSS)的高精度定位方法的研究十分有必要。

目標的精確定位是目標定位方法設計的關鍵。然而，現實的無線傳感器網絡中會存在很多影響定位精度的因素，主要的問題是非視距誤差問題。所謂的非視距誤差是指信號的傳輸在目標源和接收傳感器之間受阻擋而產生額外的功率損耗，使接收信號強度減小，產生較大的測量誤差，即接收信號強度誤差，使定位精度降低。事實上，如果不能有效地處理非視距誤差帶來的額外損耗的問題，則定位精度將不會得到有效的大幅度提升。

為了解決基于接收信號強度的定位方法中存在的非視距誤差帶來的額外損耗的問題，需要設計一種方法消除非視距誤差帶來的額外損耗對定位精度的不利影響。目前，基于接收信號強度的定位方法中處理非視距誤差帶來的額外損耗的方法較少，如采用最壞情況下的魯棒方法進行處理，則在混合視距和非視距環境中定位精度較低。因此，對于混合視距和非視距環境中對非視距誤差進行魯棒處理的方法研究十分有必要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種混合視距和非視距環境下基于接收信號強度的定位方法，其能夠解決測量環境中非視距誤差的存在問題，從而能夠提高定位精度。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種混合視距和非視距環境下基于接收信號強度的定位方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：在無線傳感器網絡中建立一個平面坐標系或空間坐標系作為參考坐標系；設定無線傳感器網絡中存在一個用于發射測量信號的目標源和N個用于接收測量信號的接收傳感器；將N個接收傳感器在參考坐標系中的坐標位置的真實值對應記為s₁,...,s_N，將目標源在參考坐標系中的坐標位置記為x；其中，N≥3，s₁表示第1個接收傳感器在參考坐標系中的坐標位置的真實值，s_N表示第N個接收傳感器在參考坐標系中的坐標位置的真實值；