專利名稱：基于超寬帶異步定位的錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)化配置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)化配置方法，尤其涉及一種基于超寬帶異步定位的錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)化配置方法。
背景技術(shù)：
在基于超寬帶定位過(guò)程中，錨節(jié)點(diǎn)的配置對(duì)定位結(jié)果的影響非常大，不失一般性， 以二維平面為例，三維空間類似。目前，一般認(rèn)為M個(gè)錨節(jié)點(diǎn)分布在正M邊形的頂點(diǎn)上時(shí)是最優(yōu)的幾何結(jié)構(gòu)，并且目標(biāo)在正M邊形的中點(diǎn)處可以得到最好的定位精度。但現(xiàn)有錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)化配置技術(shù)存在以下問(wèn)題(I)目標(biāo)有可能出現(xiàn)在區(qū)域中的任意位置，因此只研究最優(yōu)的位置意義不大。(2)沒(méi)有考慮路徑損耗對(duì)測(cè)距結(jié)果的影響，即都是假設(shè)測(cè)距誤差跟路徑損耗無(wú)關(guān)。當(dāng)環(huán)境比較惡劣，路徑損耗嚴(yán)重影響測(cè)距誤差時(shí)，這樣的假設(shè)是不合理的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是構(gòu)建一種基于超寬帶異步定位的錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)化配置方法，克服現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于區(qū)域中某些位置的待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，定位精度差的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案是構(gòu)建一種基于超寬帶異步定位的錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)化配置方法，所述多個(gè)錨節(jié)點(diǎn)之間時(shí)鐘不同步，錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)化配置方法為所述多個(gè)待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)均勻分布， 所述多個(gè)錨節(jié)點(diǎn)分布在正多邊形的頂點(diǎn)上，所述待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)分布區(qū)域的中心到錨節(jié)點(diǎn)的距離r滿足r = aR+b,其中，a、b為系數(shù)，R為待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)分布區(qū)域的半徑。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是還包括考慮路徑損耗對(duì)測(cè)距誤差的影響，設(shè)定路徑損耗因子。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是還包括考慮路徑損耗對(duì)測(cè)距誤差的影響，設(shè)定測(cè)距誤差的標(biāo)準(zhǔn)差。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是包括獲取均勻分布在區(qū)域內(nèi)的待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的平均性能。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是采用最小二乘法對(duì)區(qū)域中心到錨節(jié)點(diǎn)的距離r進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。本發(fā)明的技術(shù)效果是本發(fā)明基于超寬帶異步定位的錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)化配置方法，所述多個(gè)錨節(jié)點(diǎn)之間時(shí)鐘不同步，錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)化配置方法為所述多個(gè)待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)均勻分布，所述多個(gè)錨節(jié)點(diǎn)分布在正多邊形的頂點(diǎn)上，所述待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)分布區(qū)域的中心到錨節(jié)點(diǎn)的距離r滿足r = aR+b，其中，a、b為系數(shù)，R為待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)分布區(qū)域的半徑。本發(fā)明基于超寬帶異步定位的錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)化配置方法，將錨節(jié)點(diǎn)布置在最優(yōu)位置可以利用少量的錨節(jié)點(diǎn)取得較高的性能，從而達(dá)到性能與能耗的折中；而如果將錨節(jié)點(diǎn)布置在了不好的位置，則通過(guò)增加錨節(jié)點(diǎn)得到的性能增益會(huì)被抵消掉，使大量錨節(jié)點(diǎn)取得的性能不如少量錨節(jié)點(diǎn)取得的性能。不同大小的區(qū)域有不同的最優(yōu)r，給出二者的一個(gè)關(guān)系。當(dāng)考慮路徑損耗對(duì)測(cè)距誤差的影響時(shí)，存在一個(gè)最優(yōu)r，如果將錨節(jié)點(diǎn)布置在這個(gè)位置，可以得到最優(yōu)的平均性能。


圖I為本發(fā)明待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)分布示意圖。圖2為本發(fā)明錨節(jié)點(diǎn)分布的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的平均性能與r及錨節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的關(guān)系圖。圖4為本發(fā)明待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的平均性能與r及區(qū)域半徑的關(guān)系圖。圖5為本發(fā)明最優(yōu)r與R的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I、圖2、圖5所示，本發(fā)明的具體實(shí)施方式
是構(gòu)建一種基于超寬帶異步定位的錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)化配置方法，所述多個(gè)錨節(jié)點(diǎn)之間時(shí)鐘不同步，錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)化配置方法為所述多個(gè)待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)均勻分布，所述多個(gè)錨節(jié)點(diǎn)分布在正多邊形的頂點(diǎn)上，所述區(qū)域中心到錨節(jié)點(diǎn)的距離r滿足r = aR+b，其中，a、b為系數(shù)，R為待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)分布區(qū)域的半徑。如圖I、圖2、圖5所示，本發(fā)明的具體實(shí)施過(guò)程如下具體實(shí)施例中，所述多個(gè)待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)均勻分布的區(qū)域形式不限，為方便計(jì)算，這里所述多個(gè)待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)均勻分布在半徑為R的圓內(nèi)，圓的中心坐標(biāo)是(0，0)。R從4米到7米不等，即典型的WPAN(無(wú)線個(gè)域網(wǎng))范圍。在估計(jì)理論中，任何無(wú)偏估計(jì)的方差都有一個(gè)下限，本發(fā)明中，這個(gè)無(wú)偏估計(jì)就是待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的定位結(jié)果，而下限就是定位結(jié)果誤差的方差所能達(dá)到的最小值，也就是 CRLB0 CRLB越小說(shuō)明性能越好。在本方法中，由于待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)是隨機(jī)均勻分布的，因此研究平均定位性能，也就是平均CRLB ( )。平均性能的計(jì)算方法是將所有待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的性能相加然后取平均，如下式
權(quán)利要求
1.一種基于超寬帶異步定位的錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)化配置方法，所述多個(gè)錨節(jié)點(diǎn)之間時(shí)鐘不同步，其特征在于，錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)化配置方法為所述多個(gè)待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)均勻分布，所述多個(gè)錨節(jié)點(diǎn)分布在正多邊形的頂點(diǎn)上，所述待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)分布區(qū)域的中心到錨節(jié)點(diǎn)的距離r滿足 r=aR+b，其中，a、b為系數(shù)，R為待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)分布區(qū)域的半徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于超寬帶異步定位的錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)化配置方法，其特征在于，還包括考慮路徑損耗對(duì)測(cè)距誤差的影響，設(shè)定路徑損耗因子。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于超寬帶異步定位的錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)化配置方法，其特征在于，還包括考慮路徑損耗對(duì)測(cè)距誤差的影響，設(shè)定測(cè)距誤差的標(biāo)準(zhǔn)差。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于超寬帶異步定位的錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)化配置方法，其特征在于，包括獲取均勻分布在區(qū)域內(nèi)的待測(cè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的平均性能。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于超寬帶異步定位的錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)化配置方法，其特征在于，采用最小二乘法對(duì)區(qū)域中心到錨節(jié)點(diǎn)的距離r進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于超寬帶異步定位的錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)化配置方法，將錨節(jié)點(diǎn)布置在最優(yōu)位置可以利用少量的錨節(jié)點(diǎn)取得較高的性能，從而達(dá)到性能與能耗的折中；而如果將錨節(jié)點(diǎn)布置在了不好的位置，則通過(guò)增加錨節(jié)點(diǎn)得到的性能增益會(huì)被抵消掉，從而使大量錨節(jié)點(diǎn)取得的性能不如少量錨節(jié)點(diǎn)取得的性能。不同大小的區(qū)域有不同的最優(yōu)，給出二者的一個(gè)關(guān)系。當(dāng)考慮路徑損耗對(duì)測(cè)距誤差的影響時(shí)，存在一個(gè)最優(yōu)，如果將錨節(jié)點(diǎn)布置在這個(gè)位置，可以得到最優(yōu)的平均性能。
文檔編號(hào)G01S5/00GK102608566SQ201210008548
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者張紅, 張欽宇, 張?chǎng)? 田旋旋, 鄒洪良, 陳方曉 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院