[發明專利]一種基于KL散度與相鄰關系的改進加權質心定位方法

有效

• 申請號: 202210018099.2
• 申請日: 2022-01-07
• 公開（公告）號: CN114501616B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 申濱;梁梟偉;李銀波
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W84/18;H04B17/391
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于KL散度與相鄰關系的改進加權質心定位方法，屬于無線通信領域。該方法包括以下步驟：部署待定位節點和錨節點，并初始化節點設置；錨節點向待定位節點傳播信號建立RSS矩陣并計算KL散度值衡量近似程度；KL散度值經過觀察與多次樣本值累加得到KL散度矩陣；利用自適應的鄰居選擇閾值設定，確定用于定位的錨節點；根據KL散度矩陣，為待定位的鄰居錨節點設置權值；利用加權值和錨節點的坐標，得到待定位節點的坐標。

技術領域

本發明屬于無線通信領域，尤其涉及一種基于KL散度與相鄰關系的改進加權質心定位方法。

背景技術

無線傳感器網絡是一種將大量的低功耗、低成本的微型無線傳感器節點布置到目標任務區域的面向事件的檢測網絡。傳感器節點通過自組織的方式快速形成一種分布式的網絡，對所需數據進行測量收集，并以無線方式返回給用戶，可以實現目標追蹤和監測任務，在民用和軍事領域都有廣闊的應用前景。傳感器節點的自身定位是實現大規模應用的基礎和前提，因此，定位技術對傳感器網絡的有效應用起著至關重要的作用。

根據是否需要精確測量節點之間的距離或角度，目前的節點定位算法可大致分為基于距離的算法和非基于距離的算法。基于距離的算法需要獲得節點之間的距離或者角度信息，因此硬件要求較高，功耗大，但相對應的定位精度也較高，常用的算法有到達時間(TOA)、到達時間差(TDOA)等。非基于距離的定位算法一般是利用網絡連通性來實現對未知節點位置的估計，常用的定位算法包括：基于跳距估計的定位算法(DV-Hop)、基于多維標度的定位算法(MDS-MAP)、三角形內點測試法定位算法(APIT)等。由于大多數的無線通信模塊可以直接提供接收信號強度(RSS)值，故非基于距離的定位算法需要借助的設備較少，對設備硬件要求不高，計算復雜度也相對較低。

為了提高無線傳感器網絡中節點定位精度，本發明提出一種基于KL散度與鄰居關系的改進加權質心算法，即KL-divergence?based?WCL(KLD-WCL)。在該算法中，無線傳感器網絡中所部署的錨節點用于協助估計位置未知節點的坐標。與傳統質心算法不同的是，KLD-WCL在定位過程中用到的RSS信息不局限于來自未知節點與錨節點之間，而是將錨節點之間的距離以及RSS信息一并考慮在內。通過計算未知節點與所有錨節點RSS分布的KL散度值來衡量錨節點與未知節點的近似程度。

本發明提出一種自適應鄰居選擇算法，針對每一個未知節點自適應地設置合適的閾值來選擇最優的鄰居錨節點。最后，基于KL散度值，為每一個參與定位的鄰居錨節點設定合適的權值，使得權值的分配更加合理，不同的錨節點通過不同的權值對最終的定位結果體現不同的影響力。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種基于KL散度與相鄰關系的改進加權質心定位方法，在相同的場景下，定位精度和魯棒性較傳統節點定位算法有較高的提升。

第一方面，提供一種基于KL散度與相鄰關系的改進加權質心定位方法，該方法包括：部署待定位節點和錨節點，并初始化節點設置；錨節點向待定位節點傳播信號建立RSS矩陣并計算KL散度值衡量近似程度；KL散度值經過觀察與多次樣本值累加得到KL散度矩陣；利用自適應的鄰居選擇閾值設定，確定用于定位的錨節點；根據KL散度矩陣，為待定位的鄰居錨節點設置權值；利用加權值和錨節點的坐標，得到待定位節點的坐標。