[发明专利]基于最小误差传播和优化选择的最小二乘定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及高精度的距离估计和定位技术。

背景技术

实际无线定位环境中，由于环境和测量误差等不良因素的影响，引起通信距离估计具有较大的误差，导致最小二乘定位结果误差较大。针对上述问题，本发明对锚节点冗余定位环境下，评估各个锚节点到未知节点间通信距离估计统计均值及统计标准差的乘积值，并以此来优化选择定位方程组构造过程中所需的距离值和锚节点，实现减小距离估计误差对定位结果的影响，从而改善最小二乘定位精度的目的。

发明内容

本发明的目的是为了解决通信距离估计误差导致最小二乘定位精度较低的问题，提供一种基于最小误差传播和优化选择的最小二乘定位方法。

本发明所述的一种基于最小误差传播和优化选择的最小二乘定位方法，包括以下步骤：

步骤一、部署I+1个无线传感器节点，分别为I个定位的锚节点和1个未知节点，所述锚节点具有nanoLOC无线射频收发器；其中，I为大于等于4的正整数；

步骤二、将各个无线传感器节点进行初始化，未知节点首先建立无线网络，并等待其它节点申请加入网络；

步骤三、I个锚节点初始化成功后，分别扫描未知节点建立的无线网络，并发送网络加入请求数据包，申请加入该无线网络，如果加入网络成功，则执行步骤四，否则，执行步骤三；

步骤四、初始化变量i为1，i为正整数，且1≤i≤I；

步骤五、未知节点通过其无线射频收发器向第i个锚节点发送定位请求数据包，第i个锚节点收到定位请求数据包后，采用距离估计算法与未知节点进行多次距离估测，获得第i个锚节点与未知节点间距离多次测量值，并进行统计计算，将测量值的统计均值作为距离估计结果d_i_u，将测量值的统计标准差作为距离估计结果的不确定度d_i_σ；

步骤六、i＝i+1，判断i的值是否大于I，若是，则执行步骤七，否则，执行步骤五；

步骤七、根据未知节点与I个锚节点间的距离估计结果{d₁_u,d₂_u,d₃_u，…，d_i_u，…，d_I_u}以及它们对应的不确定度序列Q＝{d₁_σ*d₁_u,d₂_σ*d₂_u,d₃_σ*d₃_u，…，d_i_σ*d_i_u，…，d_I_σ*d_I_u}获得误差传播序列，Q＝{d₁_σ*d₁_u,d₂_σ*d₂_u,d₃_σ*d₃_u，…，d_i_σ*d_i_u，…，d_I_σ*d_I_u}；

步骤八、对误差传播序列Q进行排序得到排序后的误差传播序列，取排序后的误差传播序列中最小的K个值,并确定最小的K个值对应的距离估计结果，其中K为正整数，且3<K<I；

步骤九、根据排序后的误差传播序列中最小的K个值对应的距离估计结果以及K个距离估计结果对应的K个锚节点坐标，结合最小二乘准则三边测量定位方法，得到未知节点的坐标。

其中，步骤一中，4≤I≤10。

其中，步骤一中，I取值为10。

其中，步骤八中K取值为8。

其中，步骤九中计算公式为：

其中

式中，(x，y)为未知节点的坐标，{d'₁_u,d'₂_u,d'₃_u，…，d'_k_u，…，d'_K_u}为排序后的误差传播序列中最小的K个值对应的距离估计结果，(x'₁，y'₁)，(x'₂，y'₂)，(x'₃，y'₃)，…,(x'_k，y'_k)，…，(x'_K，y'_K)为距离估计结果对应的K个锚节点坐标。