[发明专利]一种基于确定性搜索的节点定位方法

说明书

本发明涉及一种基于确定性搜索的节点定位方法，其步骤包括：步骤101：确定搜索的初始点(x₀,y₀)和初始搜索半径step；步骤102:在以点(x₀,y₀)为圆心，r为半径的圆上确定n个搜索点；步骤103:计算目标函数在这n+1个点(包括圆心)的值；步骤104:更新(x₀,y₀)为使目标函数最小的点和r；步骤105:重复步骤102‑104，直到r小于给定的阈值，停止搜索；步骤106:停止搜索后，使目标函数最小的点即为未知节点的定位位置。本发明有益的效果：该方法能够以较少的计算复杂度实现较高的定位精度，可以解决实际节点定位中定位精度和计算方法复杂度折衷的问题。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，主要是一种基于确定性搜索的节点定位方法。

背景技术

定位技术按定位场景可分为室内定位和室外定位。室外定位技术的典型代表是美国的GPS定位系统、中国的北斗卫星导航系统、欧洲的伽利略导航系统等。室内定位技术的典型代表有微软的RADAR系统，苹果的iBeacon等。总体上，室外定位相对成熟，室内定位成为众多厂家竞争的焦点。

定位技术按节点间距离计算方式可分为基于测距的定位和无需测距的定位。基于测距的定位需要采用某种测量方式测量未知节点与已知节点之间的距离，常用的测距方式包括RSSI测距、TDOA测距、AOA测距等；无需测距不需要测量未知节点与已知节点之间的距离，利用节点间的连接关系估计距离、甚至直接采用指纹方法计算未知节点的位置。

定位技术按无线通信方式可将分为红外、蓝牙、WLAN(WiFi)、ZigBee、3G/4G、UWB等。一般而言，无线通信方式的通信距离越短，则其定位精度越高；反之，无线通信方式的通信距离越长，则其定位精度越低。

目前，实现未知节点位置计算主要有两种方式，一种是利用未知节点与已知节点的距离进行计算；另一种是利用未知节点收到的已知节点的RSSI指纹进行指纹匹配。本发明主要涉及第一种计算方法，这种方法的分布式实现方式的数学模型为：

设节点S_i，其坐标(x_i,y_i)未知，它的一跳邻居节点中有m(一般假设m>＝3)个节点坐标(x_j,y_j)已知，j＝1,2,…,m；此时通过测距或者距离估计知道未知节点S_i与已知节点S_j的距离为d_ij，那么节点S_i的估计坐标(定位位置)可以通过最小化下式得到。

上式的典型求解方法有似然估计方法、泰勒展开的最小二乘方法、线性规划方法、智能搜索方法等。这些方法要么存在计算不够精确，如似然估计方法；要么存在计算复杂度过高，如泰勒展开的最小二乘方法、线性规划方法、智能搜索方法等，从而限制了这些方法在实际应用中的使用情况。

发明内容

本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种基于确定性搜索的节点定位方法，能够以较少的计算复杂度实现较高的定位精度，可以解决实际节点定位中定位精度和计算方法复杂度折衷的问题。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种基于确定性搜索的节点定位方法，包括以下步骤：

步骤101、确定搜索的初始点(x₀,y₀)和初始搜索半径step；

步骤102、在以点(x₀,y₀)为圆心，r为半径的圆上确定n个搜索点；

步骤103、计算目标函数在这n+1个点的值，该n+1个点包括n个搜索点和圆心；