基于虛擬參考節(jié)點(diǎn)的環(huán)境自適應(yīng)無(wú)線定位算法研究.pdf

1、無(wú)線定位技術(shù)是通過(guò)測(cè)量無(wú)線電波的參數(shù)，根據(jù)特定的算法來(lái)判斷被測(cè)物體的位置。它包括紅外、超聲波、藍(lán)牙、射頻識(shí)別、超寬帶、Wi-Fi、Zigbee等，最初是為了滿足遠(yuǎn)航導(dǎo)航等需要。在手機(jī)用戶定位、礦井人員定位、災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)人員搜救、集裝箱運(yùn)輸跟蹤、車(chē)輛導(dǎo)航等方面具有廣泛應(yīng)用。由于對(duì)無(wú)線定位日益增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求，無(wú)線定位近些年成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)1。機(jī)器人應(yīng)用，特種商品管理等領(lǐng)域的發(fā)展，室內(nèi)定位更受到了格外的關(guān)注。目前，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中是否需要測(cè)量節(jié)點(diǎn)之間

2、的真實(shí)距離，定位算法可分為基于測(cè)距的方法(range-based)和非測(cè)距的方法(range-free)2兩大類(lèi)?；跍y(cè)距的算法主要有TOA(Time of Arrival，簡(jiǎn)稱(chēng)TOA)、AOA(Angle of Arrival，簡(jiǎn)稱(chēng)AOA)、TDOA（Time Difference of Arrival，簡(jiǎn)稱(chēng)TDOA）和基于RSSI3等，這些方法都是通過(guò)測(cè)量節(jié)點(diǎn)間的距離或角度信息，使用三邊測(cè)量、三角測(cè)量或最大似然估計(jì)法來(lái)計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)的

3、位置。基于測(cè)距的算法存在需要專(zhuān)用硬件、使傳感器節(jié)點(diǎn)成本和體積加大的缺點(diǎn)，從而限制了其可用性。非測(cè)距的算法則不需要知道未知節(jié)點(diǎn)到測(cè)量基站的距離或者不需要直接測(cè)量此距離，僅依靠網(wǎng)絡(luò)的連通度等信息實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)自身定位，無(wú)需額外的硬件4。在成本和功耗方面比基于測(cè)距的方法具有一定優(yōu)勢(shì)。非測(cè)距的算法有質(zhì)心算法、APIT算法、DV-hop算法5和DV-distance算法等。
　　傳統(tǒng)基于接收信號(hào)強(qiáng)度的無(wú)線定位算法，無(wú)論是基于測(cè)距還是非測(cè)距，都會(huì)較

4、大程度的受到定位環(huán)境變化的影響，環(huán)境的變化會(huì)導(dǎo)致定位精度的損失。每當(dāng)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的環(huán)境變化，必然導(dǎo)致定位精度的大幅損失，致使定位系統(tǒng)出現(xiàn)功能性破壞，無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行。要想減少環(huán)境變化對(duì)定位精度的損失，必須使用大量的實(shí)時(shí)參考測(cè)量點(diǎn)，或者引入更多的測(cè)量站。這樣，不僅增加了系統(tǒng)成本以及復(fù)雜度。而且，大量的實(shí)時(shí)參考點(diǎn)或者基站的增加還會(huì)引起各個(gè)參考點(diǎn)之間的信號(hào)干擾，從而影響定位的精度。如此一來(lái)，這樣的定位解決方案在天氣、環(huán)境時(shí)常變化的情況下則無(wú)法進(jìn)行

5、。為了解決此種情況，本文提出了基于虛擬參考節(jié)點(diǎn)的環(huán)境自適應(yīng)無(wú)線定位算法(VirtualReference point based Environment-adaptive Wireless Localization Algorithm, VREALA)。
　　VREALA是基于虛擬參考點(diǎn)、非測(cè)距的鄰近算法。文章研究了權(quán)值的質(zhì)心定位算法，提出了一種改進(jìn)的權(quán)值選取辦法，提高了系統(tǒng)的定位精度。并著眼于不增加任何額外設(shè)備的情況下使定位能夠

6、達(dá)到環(huán)境自適應(yīng)的功能。巧妙的判斷定位的準(zhǔn)確性，利用定位結(jié)果的可信度值來(lái)選取虛擬參考點(diǎn)，使定位的歷史數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)的更新成為虛擬參考點(diǎn)，保證了參考點(diǎn)信息能夠隨著環(huán)境的變化而改變，達(dá)到環(huán)境自適應(yīng)的效果，保證長(zhǎng)時(shí)間下的定位精度。既不增加系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，又保證了定位系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的自適應(yīng)性。
　　VREALA有著諸多的創(chuàng)新性:
　　1.系統(tǒng)中運(yùn)用的虛擬參考點(diǎn)的創(chuàng)建以及更新方式。
　　2.質(zhì)心定位過(guò)程中，改進(jìn)了權(quán)值計(jì)算方法，優(yōu)化定位精度。<