[發(fā)明專利]一種分布式通信節(jié)點(diǎn)輕量智能定位增強(qiáng)算法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211274965.0
• 申請日: 2022-10-18
• 公開（公告）號: CN115914993A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陶維亮
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W64/00;H04B13/02;H04B11/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 胡琦旖

1.一種分布式通信節(jié)點(diǎn)輕量智能定位增強(qiáng)算法，其特征在于，包括：

在監(jiān)測海域布放通信節(jié)點(diǎn)，所述通信節(jié)點(diǎn)包括第一數(shù)量的錨節(jié)點(diǎn)和第二數(shù)量的普通節(jié)點(diǎn)；

針對每個錨節(jié)點(diǎn)，該錨節(jié)點(diǎn)獲取錨節(jié)點(diǎn)的位置信息，將錨節(jié)點(diǎn)的位置信息連同當(dāng)前時間信息構(gòu)成節(jié)點(diǎn)信息，并通過水聲信道將節(jié)點(diǎn)信息發(fā)送出去；

針對每個普通節(jié)點(diǎn)，該普通節(jié)點(diǎn)接收來自鄰域范圍內(nèi)的多個錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送的節(jié)點(diǎn)信息，并選取其中的第三數(shù)量的節(jié)點(diǎn)信息作為鄰節(jié)點(diǎn)信息；對鄰節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行識別提取得到定位關(guān)聯(lián)信息，所述定位關(guān)聯(lián)信息包括發(fā)送節(jié)點(diǎn)信息的錨節(jié)點(diǎn)的位置信息、發(fā)送節(jié)點(diǎn)信息的錨節(jié)點(diǎn)與該普通節(jié)點(diǎn)的間隔距離信息；

普通節(jié)點(diǎn)基于得到的多個定位關(guān)聯(lián)信息計算得到該普通節(jié)點(diǎn)的位置信息，并使自己提升為錨節(jié)點(diǎn)；該錨節(jié)點(diǎn)將自身的位置信息連同當(dāng)前時間信息構(gòu)成自身節(jié)點(diǎn)信息，將自身節(jié)點(diǎn)信息連同該錨節(jié)點(diǎn)的第三數(shù)量的鄰節(jié)點(diǎn)信息構(gòu)成節(jié)點(diǎn)信息，并通過水聲信道將節(jié)點(diǎn)信息發(fā)送出去。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式通信節(jié)點(diǎn)輕量智能定位增強(qiáng)算法，其特征在于，普通節(jié)點(diǎn)選取信號最強(qiáng)的第三數(shù)量的節(jié)點(diǎn)信息作為鄰節(jié)點(diǎn)信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式通信節(jié)點(diǎn)輕量智能定位增強(qiáng)算法，其特征在于，所述第三數(shù)量為3個。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式通信節(jié)點(diǎn)輕量智能定位增強(qiáng)算法，其特征在于，普通節(jié)點(diǎn)基于得到的多個定位關(guān)聯(lián)信息，利用多層感知機(jī)回歸模型計算得到該普通節(jié)點(diǎn)的位置信息。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分布式通信節(jié)點(diǎn)輕量智能定位增強(qiáng)算法，其特征在于，所述多層感知機(jī)回歸模型包括：輸入層、第一隱藏層、第二隱藏層和輸出層；所述輸入層用于輸入多個定位關(guān)聯(lián)信息，所述第一隱藏層用于提取輸入特征的自身信息和輸入特征之間的相互關(guān)聯(lián)信息，所述第二隱藏層用于進(jìn)行各通信節(jié)點(diǎn)的交叉驗(yàn)證和自身校正，所述輸出層用于輸出待定位的本地節(jié)點(diǎn)的位置信息。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分布式通信節(jié)點(diǎn)輕量智能定位增強(qiáng)算法，其特征在于，通過訓(xùn)練集和測試集對所述多層感知機(jī)回歸模型進(jìn)行訓(xùn)練和測試，所述訓(xùn)練集和所述測試集中的每個樣本均包括每個本地節(jié)點(diǎn)的多個一級鄰節(jié)點(diǎn)和二級鄰節(jié)點(diǎn)的位置、距離關(guān)系，以及已知的本地節(jié)點(diǎn)的位置；

其中，在監(jiān)測海域直接布放的錨節(jié)點(diǎn)作為本地節(jié)點(diǎn)的一級鄰節(jié)點(diǎn)；

由普通節(jié)點(diǎn)提升為錨節(jié)點(diǎn)的錨節(jié)點(diǎn)本身作為本地節(jié)點(diǎn)的一級鄰節(jié)點(diǎn)，該錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送的節(jié)點(diǎn)信息中包含的第三數(shù)量的鄰節(jié)點(diǎn)信息對應(yīng)的鄰節(jié)點(diǎn)作為本地節(jié)點(diǎn)的二級鄰節(jié)點(diǎn)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分布式通信節(jié)點(diǎn)輕量智能定位增強(qiáng)算法，其特征在于，在訓(xùn)練所述多層感知機(jī)回歸模型的過程中，以輸出與標(biāo)簽的最小方差作為損失，利用隨機(jī)梯度下降算法調(diào)整參數(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分布式通信節(jié)點(diǎn)輕量智能定位增強(qiáng)算法，其特征在于，所述輸入層的節(jié)點(diǎn)數(shù)為24，所述一級鄰節(jié)點(diǎn)的數(shù)量為3個，所述二級鄰節(jié)點(diǎn)的數(shù)量為9個；所述第一隱藏層的節(jié)點(diǎn)數(shù)為64，所述第二隱藏層的節(jié)點(diǎn)數(shù)為24，所述輸出層的節(jié)點(diǎn)數(shù)為1。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式通信節(jié)點(diǎn)輕量智能定位增強(qiáng)算法，其特征在于，水下目標(biāo)通過接收和解析通信節(jié)點(diǎn)發(fā)射的節(jié)點(diǎn)信息，得到自身位置信息。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式通信節(jié)點(diǎn)輕量智能定位增強(qiáng)算法，其特征在于，水下目標(biāo)反射通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送的節(jié)點(diǎn)信息；多個通信節(jié)點(diǎn)接收所述水下目標(biāo)反射的回波信號并獲取與水下目標(biāo)距離后，結(jié)合自身信息和鄰節(jié)點(diǎn)信息，解算得到水下目標(biāo)位置信息。