[发明专利]一种基于遗传算法的无线宽带定位系统的功率分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线宽带定位系统的功率分配方法，属于导航定位领域。

背景技术

近几年来，随着无线通信技术的发展，无线定位技术在人们的日常生活中发挥着越来越 重要的作用，目标跟踪，紧急救助，物流运送等基于位置的应用不断受到业界的关注。

在无线宽带定位系统中，可以通过定位算法、参数测量算法改进和网络拓扑结构等技术 来提高定位系统的精度[1-2]。目前的研究表明：系统的功率资源合理分配同样会提高定位精 度[3-5]。因此国内外研究学者开展了定位系统中关于功率分配的研究工作。

麻省理工大学的沈渊博士在2008年开展定位系统中的功率分配算法研究，根据等价费歇 尔信息矩阵(Equivalent Fisher Information Matrix,EFIM)的形式给出了简洁形式的平方定位误 差下界SPEB的定义式，并根据测距定位信息强度(Ranging Information Intensity,RII)建立了 SPEB与功率参数的函数关系式，奠定了功率优化分配能够提高定位精度提供了理论基础[4]。 之后的研究中将SPEB作为优化模型的目标函数，提出了基于EFIM特征值的几何解释的功率 优化方案,但是该算法只适合特殊情景，并不具有普遍性，由于SPEB的表达式复杂性，所以需 要进行一定的数学变换，并将其进行变换转化为SOCP形式或者转化为半定规划 (Semi-Definite Programming,SDP)问题，应用matlab自带的优化工具箱进行功率优化的求解 [6-10]。通过上述的研究工作，我们发现由于SPEB的计算公式比较复杂，研究工作的重点都 是在常规的优化算法基础上展开。并且目前的功率分配数学建模大多都是基于单目标定位环 境下，对多目标下的问题研究较少。

传统提高定位精度的算法详见：

[1]Boushaba M,Hafid A,Benslimane A.High accuracy localization method using AoA in sensor networks[J].Computer Networks,2009,53(18):3076-3088.

[2]Yu K,Guo Y J.Statistical NLOS identification based on AOA,TOA,and signal strength[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology,2009,58(1):274-286.

应用传统优化方法进行功率分配的算法详见：

[3]Tinqting Z,Qinyu Z,Naiionq Z,et al.Performance analysis of an indoor UWB ranging system[J].Journal of Systems Engineering and Electronics,2009,20(3):450-456.

[4]Shen Y,Win M Z.Fundamental limits of wideband localization—Part I:A general framework[J].IEEE Transactions on Information Theory,2010,56(10):4956-49

[5]Gharehshiran O N,Krishnamurthy V.Coalition formation for bearings-only localization in sensor networks—a cooperative game approach[J].IEEE Transactions on Signal Processing,2010, 58(8):4322-4338.

[6]Shen Y,Win M Z.Energy efficient location-aware networks[C]//IEEE International Conference on.IEEE,2008:2995-3001.

[7]Li W W L,Shen Y,Zhang Y J,et al.Efficient anchor power allocation for location-aware networks[C]//IEEE International Conference on.IEEE,2011:1-6.