[发明专利]基于超宽带异步定位的锚节点优化配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锚节点优化配置方法，尤其涉及一种基于超宽带异步定位的锚节点优化配置方法。

背景技术

在基于超宽带定位过程中，锚节点的配置对定位结果的影响非常大，不失一般性，以二维平面为例，三维空间类似。目前，一般认为M个锚节点分布在正M边形的顶点上时是最优的几何结构，并且目标在正M边形的中点处可以得到最好的定位精度。但现有锚节点优化配置技术存在以下问题：(1)目标有可能出现在区域中的任意位置，因此只研究最优的位置意义不大。(2)没有考虑路径损耗对测距结果的影响，即都是假设测距误差跟路径损耗无关。当环境比较恶劣，路径损耗严重影响测距误差时，这样的假设是不合理的。

发明内容

本发明解决的技术问题是：构建一种基于超宽带异步定位的锚节点优化配置方法，克服现有技术对于区域中某些位置的待测目标节点，定位精度差的技术问题。

本发明的技术方案是：构建一种基于超宽带异步定位的锚节点优化配置方法，所述多个锚节点之间时钟不同步，锚节点优化配置方法为：所述多个待测目标节点均匀分布，所述多个锚节点分布在正多边形的顶点上，所述待测目标节点分布区域的中心到锚节点的距离r满足：r＝aR+b，其中，a、b为系数，R为待测目标节点分布区域的半径。

本发明的进一步技术方案是：还包括考虑路径损耗对测距误差的影响，设定路径损耗因子。

本发明的进一步技术方案是：还包括考虑路径损耗对测距误差的影响，设定测距误差的标准差。

本发明的进一步技术方案是：包括获取均匀分布在区域内的待测目标节点的平均性能。

本发明的进一步技术方案是：采用最小二乘法对区域中心到锚节点的距离r进行数学建模。

本发明的技术效果是：本发明基于超宽带异步定位的锚节点优化配置方法，所述多个锚节点之间时钟不同步，锚节点优化配置方法为：所述多个待测目标节点均匀分布，所述多个锚节点分布在正多边形的顶点上，所述待测目标节点分布区域的中心到锚节点的距离r满足：r＝aR+b，其中，a、b为系数，R为待测目标节点分布区域的半径。本发明基于超宽带异步定位的锚节点优化配置方法，将锚节点布置在最优位置可以利用少量的锚节点取得较高的性能，从而达到性能与能耗的折中；而如果将锚节点布置在了不好的位置，则通过增加锚节点得到的性能增益会被抵消掉，使大量锚节点取得的性能不如少量锚节点取得的性能。不同大小的区域有不同的最优r，给出二者的一个关系。当考虑路径损耗对测距误差的影响时，存在一个最优r，如果将锚节点布置在这个位置，可以得到最优的平均性能。

附图说明

图1为本发明待测目标节点分布示意图。

图2为本发明锚节点分布的拓扑结构图。

图3为本发明待测目标节点的平均性能与r及锚节点个数的关系图。

图4为本发明待测目标节点的平均性能与r及区域半径的关系图。

图5为本发明最优r与R的关系图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。

如图1、图2、图5所示，本发明的具体实施方式是：构建一种基于超宽带异步定位的锚节点优化配置方法，所述多个锚节点之间时钟不同步，锚节点优化配置方法为：所述多个待测目标节点均匀分布，所述多个锚节点分布在正多边形的顶点上，所述区域中心到锚节点的距离r满足：r＝aR+b，其中，a、b为系数，R为待测目标节点分布区域的半径。

如图1、图2、图5所示，本发明的具体实施过程如下：具体实施例中，所述多个待测目标节点均匀分布的区域形式不限，为方便计算，这里所述多个待测目标节点均匀分布在半径为R的圆内，圆的中心坐标是(0，0)。R从4米到7米不等，即典型的WPAN(无线个域网)范围。在估计理论中，任何无偏估计的方差都有一个下限，本发明中，这个无偏估计就是待测目标节点的定位结果，而下限就是定位结果误差的方差所能达到的最小值，也就是CRLB。CRLB越小说明性能越好。在本方法中，由于待测目标节点是随机均匀分布的，因此研究平均定位性能，也就是平均CRLB平均性能的计算方法是将所有待测目标节点的性能相加然后取平均，如下式：