[发明专利]基于DRSS的无线传感网络鲁棒定位方法

说明书

本发明公开了一种基于DRSS的无线传感网络鲁棒定位方法，其在RSS测量值的测量模型的基础上得到DRSS测量值的测量模型；不考虑DRSS测量值的测量模型中的两项误差项，改写成一个矩阵形式；考虑DRSS测量值的测量模型中的两项误差项，并结合DRSS测量值的测量噪声的近似表达式，改写成一个近似矩阵形式；根据两个矩阵形式得到EIV模型，并作为约束条件，利用约束总体最小二乘准则构建约束总体最小二乘问题；简化约束总体最小二乘问题中的约束条件后，将目标函数改写为以目标节点的坐标位置为自变量的非线性目标函数；利用牛顿法进行求解，得到目标节点的坐标位置的局部最优解；优点是其能够在不提高复杂度的情况下，保证更优的定位精确度。

技术领域

本发明涉及一种应用于无线传感网络的目标定位方法，尤其是涉及一种基于DRSS(差分接收信号强度)的无线传感网络鲁棒定位方法。

背景技术

无线传感网络(Wireless Sensor Network，WSN)是一种分布式传感网络，其末梢是许多成本低廉的传感器节点，通过将传感器节点分布在待监察区域，可以实现数据收集、节点定位和跟踪等功能。在无线传感网络中，传感器节点定位技术是无线传感网络的诸多应用的基础和前提，它也被称为是无线传感网络最重要的支撑技术。由于考虑到成本问题，因而只有部分传感器节点通过全球定位系统(GPS)来确定自己的位置，这部分传感器节点在无线传感网络中被称为锚节点，它们的位置通常已被确定，而剩下的位置无法确定的传感器节点被称为目标节点，位置需要进行估计。在实际应用中，目标节点的位置信息是极为重要的，如果不能获知，则将会使得目标节点的其它信息也失去意义，因此估计位置是必要的。

目前，通常使用基于测距的定位方案来实现目标节点的定位。距离测量值主要从到达时间(TOA)、到达时间差(TDOA)、到达角度(AOA)、接收信号强度(RSS)、差分接收信号强度(DRSS)等信号特征中提取出。由于差分接收信号强度(DRSS)相较于接收信号强度(RSS)将本需要估计的参考功率消去，使得对于传感器节点合作的要求较低，且不会带来复杂度的提升，因此越来越多的定位系统倾向于采用差分接收信号强度(DRSS)的模型。在这种模型下，Yongchang Hu等人在IEEE Transactions on Signal Processing(电气和电子工程师协会(IEEE)信号处理)中提出的A-BLUE(Advanced Best Linear Unbiased Estimator)方法，其将最大似然估计(ML)问题近似为两步加权最小二乘问题，并利用了一阶泰勒展开进行求解，然而实验表明该方法的定位性能还有提升空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于DRSS的无线传感网络鲁棒定位方法，其能够在不提高复杂度的情况下，保证更优的定位精确度。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于DRSS的无线传感网络鲁棒定位方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：在无线传感网络环境下建立一个空间直角坐标系作为参考坐标系，并设定在无线传感网络环境中存在N个锚节点和1个目标节点，将第i个锚节点在参考坐标系中的坐标位置记为s_i，s_i＝(s_i1,s_i2)^T，将目标节点在参考坐标系中的坐标位置记为x，x＝(x₁,x₂)^T；其中，N为正整数，N≥3，i为正整数，1≤i≤N，s_i1表示s_i的第1个坐标分量，s_i2表示s_i的第2个坐标分量，x₁表示x的第1个坐标分量，x₂表示x的第2个坐标分量，上标“T”表示向量或矩阵的转置；