[发明专利]未知视距和非视距分布情况下基于到达时间的定位方法

说明书

本发明公开了一种未知视距和非视距分布情况下基于到达时间的定位方法，其将无线传感器网络中的所有视距链路视为非视距链路，建立目标节点与每个锚节点之间的距离测量模型；根据距离测量模型的近似表达式，并采用最坏情况下的鲁棒最小二乘方法，得到最小化问题；通过引入辅助变量，转化为非凸问题；利用凸松弛技术对非凸问题中的约束条件进行松弛，并引入惩罚项，转化为凸优化问题；求解凸优化问题，得到目标节点的位置估计值；优点是其无需知道视距链路和非视距链路的分布情况，且定位精度高。

技术领域

本发明涉及一种目标定位方法，尤其是涉及一种未知视距和非视距分布情况下基于到达时间的定位方法。

背景技术

近年来，无线传感器网络中的目标定位技术在导航、通信和目标跟踪等领域中已得到了广泛应用。随着技术的发展与社会的进步，高精度的目标定位技术在各个领域展现出了广泛的应用前景。因此，对无线传感器网络中高精度的目标定位方法的研究十分有必要。

根据接收信号的特征参数和应用环境的不同，人们提出了各种目标定位方法，分别有到达时间(TOA)、到达时间差(TDOA)、到达角度(AOA)、接收信号强度(RSS)以及各种定位技术的混合定位等方法。这些传统的目标定位方法一般是假设信号源与传感器之间的传播是视距(LOS)传播，且视距链路分布已知，然而在复杂的城市或室内等恶劣的环境中常存在障碍物的阻碍，直接使用这些目标定位方法会导致定位精度非常低。因此，需要寻找一种适用于混合视距(LOS)和非视距(NLOS)环境的高性能目标定位方法。

目前，很多适用于混合视距和非视距环境的目标定位方法都需要知道视距链路和非视距链路的分布情况。Chan YT在已知视距链路和非视距链路的分布情况下抛弃了非视距链路的信息，用视距定位的方法对其它链路进行定位，但是该方法需要保证视距链路至少有3条。为了解决视距链路较少时的定位问题，Venkatesh S提出了一种线性规划方法，其将视距链路的信息用于构建目标函数，而非视距链路的信息用于构建约束条件。上述方法都需要知道视距链路和非视距链路的分布情况，然而这在实际中很难准确获取。

因此，研究一种不需要知道视距链路和非视距链路分布情况的目标定位方法是十分有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种未知视距和非视距分布情况下基于到达时间的定位方法，其无需知道视距链路和非视距链路的分布情况，且定位精度高。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种未知视距和非视距分布情况下基于到达时间的定位方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：设定无线传感器网络中存在一个未知的目标节点和N个已知的锚节点，并设定无线传感器网络中的视距和非视距链路的分布情况未知；为无线传感器网络建立一个平面坐标系作为参考坐标系，将目标节点在参考坐标系中的坐标位置记为x，将第i个锚节点在参考坐标系中的坐标位置记为s_i；其中，N为正整数，N≥3，i为正整数，i的初始值为1，1≤i≤N；