本發(fā)明涉及定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的主用戶(hù)定位方法。
背景技術(shù)：
認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電技術(shù)源于軟件無(wú)線(xiàn)電，能夠“伺機(jī)”的利用和共享空閑頻譜，進(jìn)而解決頻譜資源緊缺難題，從而真正實(shí)現(xiàn)提高頻譜利用率的目的。
認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電的基本途徑是，首先次用戶(hù)采用頻譜感知對(duì)周?chē)h(huán)境中的已授權(quán)頻譜資源進(jìn)行持續(xù)檢測(cè)；然后在保證主用戶(hù)能夠優(yōu)先占用該段頻譜且傳輸性能幾乎不受影響的條件下，次用戶(hù)自適應(yīng)調(diào)整收發(fā)設(shè)備至空閑頻譜上通信。當(dāng)次用戶(hù)檢測(cè)到出現(xiàn)主用戶(hù)信號(hào)時(shí)，次用戶(hù)便會(huì)快速騰出信道供主用戶(hù)使用，進(jìn)而避免次用戶(hù)干擾主用戶(hù)的正常通信。可見(jiàn)，準(zhǔn)確地定位主用戶(hù)的位置信息，既能確定空閑頻譜，避免次用戶(hù)對(duì)主用戶(hù)通信的干擾，又能提供更多的頻譜利用機(jī)會(huì)。
因此，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)主用戶(hù)的準(zhǔn)確定位成為認(rèn)知無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種能夠準(zhǔn)確定位的基于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的主用戶(hù)定位方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：基于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的主用戶(hù)定位方法，用于由包括主用戶(hù)、定位融合中心以及N個(gè)次用戶(hù)所形成的認(rèn)知無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中，定位融合中心與各次用戶(hù)分別通信連接，N≥5，其特征在于，依次包括如下步驟：
步驟1，各次用戶(hù)分別獲取自身信噪比并將獲取的自身信噪比發(fā)送給定位融合中心；各次用戶(hù)分別接收主用戶(hù)所發(fā)送主用戶(hù)信號(hào)，并計(jì)算所接收的主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度，并由各次用戶(hù)分別將主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度發(fā)送給定位融合中心；
步驟2，定位融合中心預(yù)先設(shè)置針對(duì)信噪比的M個(gè)分簇閾值，并根據(jù)所接收各次用戶(hù)發(fā)送來(lái)的信噪比，對(duì)N個(gè)次用戶(hù)分簇處理，以得到M+1個(gè)分簇；M≥1；其中，定位融合中心對(duì)N個(gè)次用戶(hù)分簇處理過(guò)程包括如下步驟2-1和步驟2-2：
步驟2-1，定位融合中心預(yù)設(shè)分簇閾值分別為snr1、snr2、…、snrM-1和snrM，從而得到M+1個(gè)分簇區(qū)間分別為(-∞,snr1]、(snr1,snr2]、(snr2,snr3]、…、(snrM-2,snrM-1]、(snrM-1,snrM]和(snrM,snr+∞]；
步驟2-2，定位融合中心根據(jù)所接收的N個(gè)次用戶(hù)分別對(duì)應(yīng)的信噪比SNR1、SNR2、…、SNRM-1和SNRM，分別將N個(gè)次用戶(hù)的信噪比與M+1個(gè)分簇區(qū)間的區(qū)間范圍進(jìn)行比較，并在次用戶(hù)信噪比位于其中的分簇區(qū)間內(nèi)時(shí)，將該次用戶(hù)信噪比歸類(lèi)于該分簇區(qū)間，從而依次得到每個(gè)次用戶(hù)的信噪比所對(duì)應(yīng)的分簇區(qū)間，且得到每個(gè)次用戶(hù)所屬的分簇；
步驟3，定位融合中根據(jù)各分簇中次用戶(hù)的信噪比，依次獨(dú)立地對(duì)每個(gè)分簇中的信噪比進(jìn)行升序排序，從而使得各分簇中的次用戶(hù)信噪比按照升序排序；
步驟4，定位融合中心任意選取其中一個(gè)分簇內(nèi)的次用戶(hù)，并依次計(jì)算各次用戶(hù)的可信權(quán)值，并按照同樣的方法依次得到剩余M個(gè)分簇中各次用戶(hù)的可信權(quán)值；其中，在任一分簇內(nèi)各次用戶(hù)的可信權(quán)值的計(jì)算過(guò)程為：
其中，εi表示分簇內(nèi)第i個(gè)次用戶(hù)的可信權(quán)值，Pi表示分簇內(nèi)第i個(gè)次用戶(hù)所計(jì)算的主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度；
步驟5，定位融合中心構(gòu)建二元假設(shè)模型，以得到判定次用戶(hù)是否位于主用戶(hù)覆蓋區(qū)間范圍內(nèi)的判斷準(zhǔn)則；其中，所述二元假設(shè)模型表示如下：
其中，Pi表示分簇內(nèi)分簇內(nèi)第i個(gè)次用戶(hù)所計(jì)算的主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度，T表示接收的主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度門(mén)限值；H0表示分簇內(nèi)第i個(gè)次用戶(hù)沒(méi)有位于主用戶(hù)的覆蓋區(qū)間范圍內(nèi)，H1表示分簇內(nèi)第i個(gè)次用戶(hù)位于主用戶(hù)的覆蓋區(qū)間范圍內(nèi)；
步驟6，在任一分簇內(nèi)，定位融合中心設(shè)定位于主用戶(hù)覆蓋區(qū)間范圍內(nèi)的次用戶(hù)具有K個(gè)，定位融合中心對(duì)所述K個(gè)次用戶(hù)所接收主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度值進(jìn)行升序排序，以得到具有單一排序方向的次用戶(hù)序列；
步驟7，定位融合中心在步驟6所的次用戶(hù)序列中選取對(duì)應(yīng)所接收主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度值位于前四位的次用戶(hù)參與主用戶(hù)定位，以計(jì)算得到主用戶(hù)所處位置區(qū)間；其中，設(shè)定位于前四位的主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度值分別為RSS1、RSS2、RSS3和RSS4；RSS1≥RSS2≥RSS3≥RSS4；RSS1對(duì)應(yīng)的次用戶(hù)標(biāo)記為CR1，RSS2對(duì)應(yīng)的次用戶(hù)標(biāo)記為CR2，RSS3對(duì)應(yīng)的次用戶(hù)標(biāo)記為CR3，RSS4對(duì)應(yīng)的次用戶(hù)標(biāo)記為CR4；主用戶(hù)標(biāo)記為PU，主用戶(hù)PU所處位置區(qū)間的計(jì)算過(guò)程包括如下步驟：
步驟7-1，選取所接收主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度值RSS1和RSS2作為基準(zhǔn)值，并以對(duì)應(yīng)的次用戶(hù)CR1和次用戶(hù)CR2作為主用戶(hù)定位的基準(zhǔn)信標(biāo)；構(gòu)建次用戶(hù)CR1與次用戶(hù)CR2之間連線(xiàn)的中垂線(xiàn)L1，以確定主用戶(hù)PU與次用戶(hù)CR1位于中垂線(xiàn)L1同一側(cè)的區(qū)間范圍C1內(nèi)；
步驟7-2，選取所接收主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度值RSS1和RSS3作為基準(zhǔn)值，并以對(duì)應(yīng)的次用戶(hù)CR1和次用戶(hù)CR3作為主用戶(hù)定位的基準(zhǔn)信標(biāo)；構(gòu)建次用戶(hù)CR1與次用戶(hù)CR3之間連線(xiàn)的中垂線(xiàn)L2，以確定主用戶(hù)PU與次用戶(hù)CR1位于中垂線(xiàn)L2同一側(cè)的區(qū)間范圍C2內(nèi)；
步驟7-3，選取所接收主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度值RSS1和RSS4作為基準(zhǔn)值，并以對(duì)應(yīng)的次用戶(hù)CR1和次用戶(hù)CR4作為主用戶(hù)定位的基準(zhǔn)信標(biāo)；構(gòu)建次用戶(hù)CR1與次用戶(hù)CR4之間連線(xiàn)的中垂線(xiàn)L3，以確定主用戶(hù)PU與次用戶(hù)CR1位于中垂線(xiàn)L3同一側(cè)的區(qū)間范圍C3內(nèi)；
步驟8，根據(jù)步驟7中所得所對(duì)應(yīng)確定的主用戶(hù)所處的區(qū)間范圍C1、C2和C3，以及三個(gè)次用戶(hù)CR2、次用戶(hù)CR3和次用戶(hù)CR4的位置坐標(biāo)，分別構(gòu)建經(jīng)過(guò)次用戶(hù)CR2和次用戶(hù)CR3的直線(xiàn)l23、經(jīng)過(guò)次用戶(hù)CR2和次用戶(hù)CR4的直線(xiàn)l24、經(jīng)過(guò)次用戶(hù)CR3和次用戶(hù)CR4的直線(xiàn)l34；其中：
其中，主用戶(hù)PU的位置坐標(biāo)為(x,y)次用戶(hù)CR2的位置坐標(biāo)為(x2,y2)，次用戶(hù)CR3的位置坐標(biāo)為(x3,y3)，次用戶(hù)CR4的位置坐標(biāo)為(x4,y4)；ε2表示次用戶(hù)CR2的可信權(quán)值，ε3表示次用戶(hù)CR3的可信權(quán)值，ε4表示次用戶(hù)CR4的可信權(quán)值；
步驟9，根據(jù)步驟8所得到的三條直線(xiàn)，任選其中兩條直線(xiàn)構(gòu)建二元一次方程組，以得到主用戶(hù)所對(duì)應(yīng)的位置坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)主用戶(hù)定位。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
首先，本發(fā)明中的主用戶(hù)定位方法通過(guò)設(shè)置針對(duì)信噪比的分簇閾值，并對(duì)各次用戶(hù)進(jìn)行分簇處理，以得到位于不同信噪比分簇區(qū)間內(nèi)的次用戶(hù)；
其次，針對(duì)每個(gè)分簇區(qū)間內(nèi)的次用戶(hù)，依次計(jì)算各次用戶(hù)對(duì)應(yīng)的可信權(quán)值，以為后續(xù)的定位提供參考；
再次，針對(duì)各次用戶(hù)所接收的主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度情況，選取位于主用戶(hù)覆蓋范圍內(nèi)的次用戶(hù)，并對(duì)這些次用戶(hù)進(jìn)行排序，以得到一個(gè)升序的次用戶(hù)序列，且選擇其中所接收主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度最強(qiáng)的前四個(gè)次用戶(hù)作為主用戶(hù)定位的參考信標(biāo)，以通過(guò)利用這四個(gè)次用戶(hù)中任意兩個(gè)次用戶(hù)構(gòu)建直線(xiàn)方程組，從而準(zhǔn)確地獲取主用戶(hù)的位置信息；
最后，在本發(fā)明中，不需要獲取主用戶(hù)與各次用戶(hù)之間的距離值，也不需要主用戶(hù)與各次用戶(hù)之間進(jìn)行任何形式的合作，從而完全可以滿(mǎn)足認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)中主用戶(hù)的定位需要。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例中基于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的主用戶(hù)定位方法的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
如圖1所示，本實(shí)施例中基于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的主用戶(hù)定位方法，用于由包括主用戶(hù)、定位融合中心以及N個(gè)次用戶(hù)所形成的認(rèn)知無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中，定位融合中心與各次用戶(hù)分別通信連接，N≥5，該基于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的主用戶(hù)定位方法依次包括如下步驟：
步驟1，各次用戶(hù)分別獲取自身信噪比并將獲取的自身信噪比發(fā)送給定位融合中心；各次用戶(hù)分別接收主用戶(hù)所發(fā)送主用戶(hù)信號(hào)，并計(jì)算所接收的主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度，并由各次用戶(hù)分別將主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度發(fā)送給定位融合中心；
步驟2，定位融合中心預(yù)先設(shè)置針對(duì)信噪比的M個(gè)分簇閾值，并根據(jù)所接收各次用戶(hù)發(fā)送來(lái)的信噪比，對(duì)N個(gè)次用戶(hù)分簇處理，以得到M+1個(gè)分簇；M≥1；其中，定位融合中心對(duì)N個(gè)次用戶(hù)分簇處理過(guò)程包括如下步驟2-1和步驟2-2：
步驟2-1，定位融合中心預(yù)設(shè)分簇閾值分別為snr1、snr2、…、snrM-1和snrM，從而得到M+1個(gè)分簇區(qū)間分別為(-∞,snr1]、(snr1,snr2]、(snr2,snr3]、…、(snrM-2,snrM-1]、(snrM-1,snrM]和(snrM,snr+∞]；
步驟2-2，定位融合中心根據(jù)所接收的N個(gè)次用戶(hù)分別對(duì)應(yīng)的信噪比SNR1、SNR2、…、SNRM-1和SNRM，分別將N個(gè)次用戶(hù)的信噪比與M+1個(gè)分簇區(qū)間的區(qū)間范圍進(jìn)行比較，并在次用戶(hù)信噪比位于其中的分簇區(qū)間內(nèi)時(shí)，將該次用戶(hù)信噪比歸類(lèi)于該分簇區(qū)間，從而依次得到每個(gè)次用戶(hù)的信噪比所對(duì)應(yīng)的分簇區(qū)間，且得到每個(gè)次用戶(hù)所屬的分簇；
步驟3，定位融合中根據(jù)各分簇中次用戶(hù)的信噪比，依次獨(dú)立地對(duì)每個(gè)分簇中的信噪比進(jìn)行升序排序，從而使得各分簇中的次用戶(hù)信噪比按照升序排序；
步驟4，定位融合中心任意選取其中一個(gè)分簇內(nèi)的次用戶(hù)，并依次計(jì)算各次用戶(hù)的可信權(quán)值，并按照同樣的方法依次得到剩余M個(gè)分簇中各次用戶(hù)的可信權(quán)值；其中，在任一分簇內(nèi)各次用戶(hù)的可信權(quán)值的計(jì)算過(guò)程為：
其中，εi表示分簇內(nèi)第i個(gè)次用戶(hù)的可信權(quán)值，Pi表示分簇內(nèi)第i個(gè)次用戶(hù)所計(jì)算的主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度；
步驟5，定位融合中心構(gòu)建二元假設(shè)模型，以得到判定次用戶(hù)是否位于主用戶(hù)覆蓋區(qū)間范圍內(nèi)的判斷準(zhǔn)則；其中，二元假設(shè)模型表示如下：
其中，Pi表示分簇內(nèi)分簇內(nèi)第i個(gè)次用戶(hù)所計(jì)算的主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度，T表示接收的主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度門(mén)限值；H0表示分簇內(nèi)第i個(gè)次用戶(hù)沒(méi)有位于主用戶(hù)的覆蓋區(qū)間范圍內(nèi)，H1表示分簇內(nèi)第i個(gè)次用戶(hù)位于主用戶(hù)的覆蓋區(qū)間范圍內(nèi)；
步驟6，在任一分簇內(nèi)，定位融合中心設(shè)定位于主用戶(hù)覆蓋區(qū)間范圍內(nèi)的次用戶(hù)具有K個(gè)，定位融合中心對(duì)所述K個(gè)次用戶(hù)所接收主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度值進(jìn)行升序排序，以得到具有單一排序方向的次用戶(hù)序列；
步驟7，定位融合中心在步驟6所的次用戶(hù)序列中選取對(duì)應(yīng)所接收主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度值位于前四位的次用戶(hù)參與主用戶(hù)定位，以計(jì)算得到主用戶(hù)所處位置區(qū)間；其中，設(shè)定位于前四位的主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度值分別為RSS1、RSS2、RSS3和RSS4；RSS1≥RSS2≥RSS3≥RSS4；RSS1對(duì)應(yīng)的次用戶(hù)標(biāo)記為CR1，RSS2對(duì)應(yīng)的次用戶(hù)標(biāo)記為CR2，RSS3對(duì)應(yīng)的次用戶(hù)標(biāo)記為CR3，RSS4對(duì)應(yīng)的次用戶(hù)標(biāo)記為CR4；主用戶(hù)標(biāo)記為PU，主用戶(hù)PU所處位置區(qū)間的計(jì)算過(guò)程包括如下步驟：
步驟7-1，選取所接收主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度值RSS1和RSS2作為基準(zhǔn)值，并以對(duì)應(yīng)的次用戶(hù)CR1和次用戶(hù)CR2作為主用戶(hù)定位的基準(zhǔn)信標(biāo)；構(gòu)建次用戶(hù)CR1與次用戶(hù)CR2之間連線(xiàn)的中垂線(xiàn)L1，以確定主用戶(hù)PU與次用戶(hù)CR1位于中垂線(xiàn)L1同一側(cè)的區(qū)間范圍C1內(nèi)；
步驟7-2，選取所接收主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度值RSS1和RSS3作為基準(zhǔn)值，并以對(duì)應(yīng)的次用戶(hù)CR1和次用戶(hù)CR3作為主用戶(hù)定位的基準(zhǔn)信標(biāo)；構(gòu)建次用戶(hù)CR1與次用戶(hù)CR3之間連線(xiàn)的中垂線(xiàn)L2，以確定主用戶(hù)PU與次用戶(hù)CR1位于中垂線(xiàn)L2同一側(cè)的區(qū)間范圍C2內(nèi)；
步驟7-3，選取所接收主用戶(hù)信號(hào)強(qiáng)度值RSS1和RSS4作為基準(zhǔn)值，并以對(duì)應(yīng)的次用戶(hù)CR1和次用戶(hù)CR4作為主用戶(hù)定位的基準(zhǔn)信標(biāo)；構(gòu)建次用戶(hù)CR1與次用戶(hù)CR4之間連線(xiàn)的中垂線(xiàn)L3，以確定主用戶(hù)PU與次用戶(hù)CR1位于中垂線(xiàn)L3同一側(cè)的區(qū)間范圍C3內(nèi)；
步驟8，根據(jù)步驟7中所得所對(duì)應(yīng)確定的主用戶(hù)所處的區(qū)間范圍C1、C2和C3，以及三個(gè)次用戶(hù)CR2、次用戶(hù)CR3和次用戶(hù)CR4的位置坐標(biāo)，分別構(gòu)建經(jīng)過(guò)次用戶(hù)CR2和次用戶(hù)CR3的直線(xiàn)l23、經(jīng)過(guò)次用戶(hù)CR2和次用戶(hù)CR4的直線(xiàn)l24、經(jīng)過(guò)次用戶(hù)CR3和次用戶(hù)CR4的直線(xiàn)l34；其中：
其中，主用戶(hù)PU的位置坐標(biāo)為(x,y)次用戶(hù)CR2的位置坐標(biāo)為(x2,y2)，次用戶(hù)CR3的位置坐標(biāo)為(x3,y3)，次用戶(hù)CR4的位置坐標(biāo)為(x4,y4)；ε2表示次用戶(hù)CR2的可信權(quán)值，ε3表示次用戶(hù)CR3的可信權(quán)值，ε4表示次用戶(hù)CR4的可信權(quán)值；在該步驟8中，通過(guò)引入對(duì)應(yīng)次用戶(hù)的可信權(quán)值，可以使得所求得到的對(duì)應(yīng)直線(xiàn)方程更加準(zhǔn)確地反映各相關(guān)次用戶(hù)的位置關(guān)系，從而也就為后續(xù)準(zhǔn)確得到主用戶(hù)的位置提供了準(zhǔn)確的參考信息；
步驟9，根據(jù)步驟8所得到的三條直線(xiàn)，任選其中兩條直線(xiàn)構(gòu)建二元一次方程組，以得到主用戶(hù)所對(duì)應(yīng)的位置坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)主用戶(hù)定位。在本發(fā)明中，不需要獲取主用戶(hù)與各次用戶(hù)之間的距離值，也不需要主用戶(hù)與各次用戶(hù)之間進(jìn)行任何形式的合作，從而完全可以滿(mǎn)足認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)中主用戶(hù)的定位需要，這樣就可以大大地降低了主用戶(hù)定位的計(jì)算量，提高了定位效率。