專利名稱：基于超寬帶異步定位的錨節點優化配置方法
技術領域：
本發明涉及一種錨節點優化配置方法，尤其涉及一種基于超寬帶異步定位的錨節點優化配置方法。
背景技術：
在基于超寬帶定位過程中，錨節點的配置對定位結果的影響非常大，不失一般性， 以二維平面為例，三維空間類似。目前，一般認為M個錨節點分布在正M邊形的頂點上時是最優的幾何結構，并且目標在正M邊形的中點處可以得到最好的定位精度。但現有錨節點優化配置技術存在以下問題(I)目標有可能出現在區域中的任意位置，因此只研究最優的位置意義不大。(2)沒有考慮路徑損耗對測距結果的影響，即都是假設測距誤差跟路徑損耗無關。當環境比較惡劣，路徑損耗嚴重影響測距誤差時，這樣的假設是不合理的。

發明內容
本發明解決的技術問題是構建一種基于超寬帶異步定位的錨節點優化配置方法，克服現有技術對于區域中某些位置的待測目標節點，定位精度差的技術問題。本發明的技術方案是構建一種基于超寬帶異步定位的錨節點優化配置方法，所述多個錨節點之間時鐘不同步，錨節點優化配置方法為所述多個待測目標節點均勻分布， 所述多個錨節點分布在正多邊形的頂點上，所述待測目標節點分布區域的中心到錨節點的距離r滿足r = aR+b,其中，a、b為系數，R為待測目標節點分布區域的半徑。本發明的進一步技術方案是還包括考慮路徑損耗對測距誤差的影響，設定路徑損耗因子。本發明的進一步技術方案是還包括考慮路徑損耗對測距誤差的影響，設定測距誤差的標準差。本發明的進一步技術方案是包括獲取均勻分布在區域內的待測目標節點的平均性能。本發明的進一步技術方案是采用最小二乘法對區域中心到錨節點的距離r進行數學建模。本發明的技術效果是本發明基于超寬帶異步定位的錨節點優化配置方法，所述多個錨節點之間時鐘不同步，錨節點優化配置方法為所述多個待測目標節點均勻分布，所述多個錨節點分布在正多邊形的頂點上，所述待測目標節點分布區域的中心到錨節點的距離r滿足r = aR+b，其中，a、b為系數，R為待測目標節點分布區域的半徑。本發明基于超寬帶異步定位的錨節點優化配置方法，將錨節點布置在最優位置可以利用少量的錨節點取得較高的性能，從而達到性能與能耗的折中；而如果將錨節點布置在了不好的位置，則通過增加錨節點得到的性能增益會被抵消掉，使大量錨節點取得的性能不如少量錨節點取得的性能。不同大小的區域有不同的最優r，給出二者的一個關系。當考慮路徑損耗對測距誤差的影響時，存在一個最優r，如果將錨節點布置在這個位置，可以得到最優的平均性能。


圖I為本發明待測目標節點分布示意圖。圖2為本發明錨節點分布的拓撲結構圖。圖3為本發明待測目標節點的平均性能與r及錨節點個數的關系圖。圖4為本發明待測目標節點的平均性能與r及區域半徑的關系圖。圖5為本發明最優r與R的關系圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例，對本發明技術方案進一步說明。如圖I、圖2、圖5所示，本發明的具體實施方式
是構建一種基于超寬帶異步定位的錨節點優化配置方法，所述多個錨節點之間時鐘不同步，錨節點優化配置方法為所述多個待測目標節點均勻分布，所述多個錨節點分布在正多邊形的頂點上，所述區域中心到錨節點的距離r滿足r = aR+b，其中，a、b為系數，R為待測目標節點分布區域的半徑。如圖I、圖2、圖5所示，本發明的具體實施過程如下具體實施例中，所述多個待測目標節點均勻分布的區域形式不限，為方便計算，這里所述多個待測目標節點均勻分布在半徑為R的圓內，圓的中心坐標是(0，0)。R從4米到7米不等，即典型的WPAN(無線個域網)范圍。在估計理論中，任何無偏估計的方差都有一個下限，本發明中，這個無偏估計就是待測目標節點的定位結果，而下限就是定位結果誤差的方差所能達到的最小值，也就是 CRLB0 CRLB越小說明性能越好。在本方法中，由于待測目標節點是隨機均勻分布的，因此研究平均定位性能，也就是平均CRLB ( )。平均性能的計算方法是將所有待測目標節點的性能相加然后取平均，如下式
權利要求
1.一種基于超寬帶異步定位的錨節點優化配置方法，所述多個錨節點之間時鐘不同步，其特征在于，錨節點優化配置方法為所述多個待測目標節點均勻分布，所述多個錨節點分布在正多邊形的頂點上，所述待測目標節點分布區域的中心到錨節點的距離r滿足 r=aR+b，其中，a、b為系數，R為待測目標節點分布區域的半徑。
2.根據權利要求I所述基于超寬帶異步定位的錨節點優化配置方法，其特征在于，還包括考慮路徑損耗對測距誤差的影響，設定路徑損耗因子。
3.根據權利要求I所述基于超寬帶異步定位的錨節點優化配置方法，其特征在于，還包括考慮路徑損耗對測距誤差的影響，設定測距誤差的標準差。
4.根據權利要求I所述基于超寬帶異步定位的錨節點優化配置方法，其特征在于，包括獲取均勻分布在區域內的待測目標節點的平均性能。
5.根據權利要求I所述基于超寬帶異步定位的錨節點優化配置方法，其特征在于，采用最小二乘法對區域中心到錨節點的距離r進行數學建模。
全文摘要
本發明涉及一種基于超寬帶異步定位的錨節點優化配置方法，將錨節點布置在最優位置可以利用少量的錨節點取得較高的性能，從而達到性能與能耗的折中；而如果將錨節點布置在了不好的位置，則通過增加錨節點得到的性能增益會被抵消掉，從而使大量錨節點取得的性能不如少量錨節點取得的性能。不同大小的區域有不同的最優，給出二者的一個關系。當考慮路徑損耗對測距誤差的影響時，存在一個最優，如果將錨節點布置在這個位置，可以得到最優的平均性能。
文檔編號G01S5/00GK102608566SQ201210008548
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者張紅, 張欽宇, 張霆廷, 田旋旋, 鄒洪良, 陳方曉 申請人:哈爾濱工業大學深圳研究生院