[发明专利]一种基于ALS和MDS的光学非测距定位方法

权利要求书

1.一种基于ALS和MDS的光学非测距定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、初始化节点，生成簇首节点；

S2、竞争簇首节点的时隙，并对节点进行相对定位；

S3、令轮数为1；

S4、当轮数为奇数时，进入步骤S5，否则进入步骤S6；

S5、下行传输簇首节点的数据，并更新簇首节点和非簇首节点的相对定位，将相对定位坐标转化为绝对坐标，实现定位，进入步骤S7；

S6、选择距离非簇首节点最近的簇首节点作为本轮的簇首节点完成入簇，上行传输非簇首节点的数据，对本轮的簇首节点之间进行AOA精确定位，进入步骤S7；

S7、令轮数加1，并返回步骤S4；

所述步骤S1中簇首节点的生成方法具体为：

为每一个节点分配一个0到1之间的随机数，当随机数小于阈值T时，将该节点选举为簇首节点；

其中阈值T的计算公式为：

上式中，P为簇首节点在所有簇节点中占有的比例，r为当前轮数，r·mod(1/P)为每轮循环中已被选为簇首的节点个数；

所述步骤S2的具体步骤为：

S21、簇首节点根据CSMA协议抢占时隙；

S22、各个节点通过LED向外发出光源，并接收来自其他节点的光；

S23、若节点能接收到另一节点的光信息时，进入步骤S24，否则进入步骤S25；

S24、将两节点之间的距离赋值为d_ave，d_ave为多次试验得到的当前LED发出光源时的功率下两节点之间的平均距离，并进入步骤S26；

S25、将两节点之间的距离赋值为d_max，并进入步骤S26；

S26、根据节点之间的距离构建节点i与其他节点的距离矩阵；

S27、根据MDS原理得到节点i的相对位置坐标矩阵。

2.根据权利要求1所述的基于ALS和MDS的光学非测距定位方法，其特征在于，所述步骤S26中的距离矩阵为：

上式中，D₀ⁱ为节点i与其他节点的距离矩阵，d_ij为节点i到节点j的距离，i＝1,2,3…n，j＝1,2,3…n，n为节点个数，其中

当i＝j时，d_ij＝0。

3.根据权利要求1所述的基于ALS和MDS的光学非测距定位方法，其特征在于，所述步骤S27中的相对位置坐标矩阵为：

上式中，X₀ⁱ为节点i的相对位置坐标矩阵，x_ab为节点a在维度为b时的相对位置坐标，a＝1,2,3…n，b＝1,2,3…q，n为节点个数，q为维度的个数。

4.根据权利要求1所述的基于ALS和MDS的光学非测距定位方法，其特征在于，所述步骤S5的具体步骤为：

S51、向下传达簇首节点的信令，采用LED对簇首节点i₀进行广播，将簇首节点i₀的ID号和距离矩阵发送给其余簇首节点和非簇首节点；

S52、更新簇首节点和非簇首节点漂移后的距离矩阵，并得到漂移后的相对位置坐标矩阵；

S53、当节点数据传输到至少4个海面基准节点时，将后续下行簇首节点的相对位置坐标转化为绝对位置坐标，实现定位；

S54、簇首节点向下传达更新后的簇首节点的距离矩阵和相对位置坐标矩阵。

5.根据权利要求1所述的基于ALS和MDS的光学非测距定位方法，其特征在于，所述步骤S6的具体步骤为：

S61、选择与非簇首节点距离最近的簇首节点作为本轮的簇首节点完成入簇；

S62、将非簇首节点的位置信息和ID号上传给本簇的簇首，由簇首节点整理后将位置信息和ID号向上传输给上行簇首节点；

S63、通过位置信息进行簇首节点之间的AOA精确定位。