[发明专利]一种锚节点布设方法及装置

权利要求书

1.一种锚节点布设方法，其特征在于，所述方法包括：

按照预设的搜索间隔，在待定位区域内划分多个网格区域，并获得每个网格区域的网格中心点坐标；

基于所述网格中心点坐标和预设的锚节点数量，确定搜索代价函数，所述搜索代价函数为最小化各网格中心点的定位误差极限；

所述搜索代价函数为：min C(R)＝[C₁(R，H₁) C₂(R，H₂) … C_k(R，H_k)]^T

其中，min表示最小化，C为各网格中心点的定位误差极限，R＝[R₁ R₂ … R_n]，n为所述预设的锚节点数量，R_n为锚节点n的坐标，H＝[H₁ H₂ … H_k]，k为所述待定位区域内网格区域的数量，H_j为网格中心点j的坐标，C_j为网格中心点j的定位误差极限，j＝1，2，...，k；

所述网格中心点的定位误差极限为：

其中，C_j为网格中心点j的定位误差极限，j＝1，2，...，k，k为所述待定位区域内的网格中心点数量，G_j为网格中心点j的定位方程组的雅可比矩阵，W为权重系数矩阵，trace(·)为求矩阵的迹，为G_j的转置矩阵，当应用在2维定位时，当应用在3维定位时，T_j为与网格中心点j之间的距离小于预设通信范围的锚节点数量；

随机生成多个种群，每个种群包括所述预设的锚节点数量个坐标；

从所述待搜索种群的邻域种群中，随机选取第一邻域种群和第二邻域种群；按照锚节点在种群中的排列顺序，针对一个指定序号的锚节点，生成预设范围内的第一随机数，当所述第一随机数不大于第一预设阈值时，将所述第一邻域种群中该指定序号的锚节点坐标，与所述第二邻域种群中该指定序号的锚节点坐标互换；生成所述预设范围内的第二随机数，当所述第二随机数不大于第二预设阈值时，将所述第一邻域种群中两个随机选取的锚节点坐标互换；将所述第一邻域种群作为所述目标种群，所述邻域种群为多个种群的权重向量与所述待搜索种群的权重向量之间的距离中，距离最短的指定数量个种群；

利用所述搜索代价函数，获得待优化定位误差极限集合，所述待优化定位误差极限集合包括的每个元素为：针对一个网格中心点，在设置待搜索种群时该网格中心点的定位误差极限，与在设置所述目标种群时该网格中心点的定位误差极限中较小的定位误差极限；

利用优化函数，更新所述目标种群对应的邻域种群中的锚节点坐标；

若所述待优化定位误差极限集合支配指定向量集中的定位误差极限集合，则删除所述指定向量集中的定位误差极限集合，将所述待优化定位误差极限集合加入所述指定向量集，并将所述目标种群作为优化种群；

若所述多个种群优化完成，则得到所述优化种群包括的锚节点坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述优化函数为：

其中，min表示最小化，max表示取最大值，λ_j为网格中心点j的定位误差极限的权重，C_j为网格中心点j的定位误差极限，R为一个种群包括的各锚节点坐标，H_j为网格中心点j坐标，j＝1，2，...，k，k为所述待定位区域内的网格中心点数量，z^*为待优化定位误差极限集合，为在设置各种群时在网格中心点j处的定位误差极限中的最小值。

3.一种锚节点布设装置，其特征在于，所述装置包括：

划分模块，用于按照预设的搜索间隔，在待定位区域内划分多个网格区域，并获得每个网格区域的网格中心点坐标；

确定模块，用于基于所述网格中心点坐标和预设的锚节点数量，确定搜索代价函数，所述搜索代价函数为最小化各网格中心点的定位误差极限；所述搜索代价函数为：min C(R)＝[C₁(R，H₁) C₂(R，H₂) … C_k(R，H_k)]^T

其中，min表示最小化，C为各网格中心点的定位误差极限，R＝[R₁ R₂ … R_n]，n为所述预设的锚节点数量，R_n为锚节点n的坐标，H＝[H₁ H₂ … H_k]，k为所述待定位区域内网格区域的数量，H_j为网格中心点j的坐标，C_j为网格中心点j的定位误差极限，j＝1，2，...，k；

所述网格中心点的定位误差极限为：

其中，C_j为网格中心点j的定位误差极限，j＝1，2，...，k，k为所述待定位区域内的网格中心点数量，G_j为网格中心点j的定位方程组的雅可比矩阵，W为权重系数矩阵，trace(·)为求矩阵的迹，为G_j的转置矩阵，当应用在2维定位时，当应用在3维定位时，X_j为与网格中心点j之间的距离小于预设通信范围的锚节点数量；

所述确定模块，用于随机生成多个种群，每个种群包括所述预设的锚节点数量个坐标；从所述待搜索种群的邻域种群中，随机选取第一邻域种群和第二邻域种群；按照锚节点在种群中的排列顺序，针对一个指定序号的锚节点，生成预设范围内的第一随机数，当所述第一随机数不大于第一预设阈值时，将所述第一邻域种群中该指定序号的锚节点坐标，与所述第二邻域种群中该指定序号的锚节点坐标互换；生成所述预设范围内的第二随机数，当所述第二随机数不大于第二预设阈值时，将所述第一邻域种群中两个随机选取的锚节点坐标互换；将所述第一邻域种群作为所述目标种群，所述邻域种群为多个种群的权重向量与所述待搜索种群的权重向量之间的距离中，距离最短的指定数量个种群；利用所述搜索代价函数，获得待优化定位误差极限集合，所述待优化定位误差极限集合包括的每个元素为：针对一个网格中心点，在设置待搜索种群时该网格中心点的定位误差极限，与在设置所述目标种群时该网格中心点的定位误差极限中较小的定位误差极限；利用优化函数，更新所述目标种群对应的邻域种群中的锚节点坐标；若所述待优化定位误差极限集合支配指定向量集中的定位误差极限集合，则删除所述指定向量集中的定位误差极限集合，将所述待优化定位误差极限集合加入所述指定向量集，并将所述目标种群作为优化种群；若所述多个种群优化完成，则得到所述优化种群包括的锚节点坐标。