br>[0014]由步骤a的测量距离公式可得：
[0015]
【主权项】
1. 一种非直达波环境下无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，包括以下步骤： a. 根据锚节点与未知节点的欧式距离和测量距离进行几何建模； b. 对未知节点进行初步定位，获得定位误差； c. 根据定位误差构建非直达波误差代价函数，然后利用非直达波误差代价函数和锚节 点位置误差加权矢量1和Q y，抑制非直达波误差，获取未知节点坐标； d. 估计未知节点的理论定位误差，对锚节点位置误差加权矢量QJP Qy进行更新； f.判断是否还有未知节点未被定位，若是，则将步骤c中获得的未知节点作为伪锚节 点加入到锚节点中，并回到步骤b ;若否，则结束定位。
2. 根据权利要求1所述的一种非直达波环境下无线传感器网络节点定位方法，其特征 在于，所述步骤a的具体方法为： 设无线传感器网络中分布有N个网络节点，其中节点序号为1，2, ·· ·，Μ的节点为锚 节点，Μ〈Ν ;锚节点均匀分布在无线传感器网络中，其坐标为（Xj，y」)，j = 1，2,. . .，Μ ;序号为 Μ+1，Μ+2，· · ·，Ν的节点为未知节点；未知节点随机分布在无线传感器网络中，其坐标为 (Xi，yi)，i = M+l，Μ+2,. . .，N ;对锚节点和未知节点进行建模，求第i个未知节点到第j个锚 节点之间的距离测量值rij: i = M+l,M+2, . . . ,N, j = I, 2, . . . ,M
其中，I.为第i个未知节点到第j个锚节点的欧式距离，n u为服从零均值高斯分布的 标准测量误差，NLOSu为由于非直达波传播引起的非直达波误差。
3. 根据权利要求2所述的一种非直达波环境下无线传感器网络节点定位方法，其特征 在于，所述步骤b的具体方法为： 忽略标准测量误差rig和非直达波误差NLOS m对未知节点Z进行初步定位，则可得未 知节点Z为： Z = (GT cov (e) 1G) 1Gt cov (e) 1Y ; 其中，C〇V(e) = BrQA,为误差矢量e = Y-GZ的协方差矩阵；Br = 2diag{[rn，…，riM]}，，…，《_为标准测量误差nij的方差， G =
，求得的未知节点Z的表 示形式为：
将未知节点Z代入误差矢量e = Y-GZ中，获得未知节点初定位误差矢量e = [ei，…eM] T 〇
4. 根据权利要求3所述的一种非直达波环境下无线传感器网络节点定位方法，其特征 在于，所述步骤C的具体方法为： cl.假设Xi, yJP 相互独立,获取未知节点Z的第一步估计解： 根据步骤b获得的定位误差％，可构建加权非直达波误差代价函数J为：
其中，P (h)为抑制非直达波误差的非直达波误差代价函数：
β 为门限参数：β = med {I ej-med {e」} I}; 对加权非直达波误差代价函数J求偏导：= 〇，可得未知节点Z的第一步估计解 oZ 计算公式为：
其中，q(e」）为加权函数
Ψ (e」）为影响函数：
将未知节点Z的第一步估计解计算公式写成矩阵形式，可得未知节点Z的第一步估计 解为： Z = (GtWQG) ^1GtWQY ； 其中，W = covG)-1= (B rQrBr+BxQxBx+B^QA)-1，Bx= 2diag{[x ^x1，…，Xi-Xjl，By = 2diag {IiyiI1，…，y^yj}，
，Qx和 Q ^ 锚节点位置误差加权矢量，Q = CliagIIq(G1) q(e2)…q(eM)]}; c2.在Xi, yjP .存在.x/ +J,2 =#的条件下，求未知节点Z的第二步精确定位估计解： 假设步骤Cl求得的Xi，yjP k /估计误差为μ i，μ 2和μ 3，则将步骤Cl中求得的未知 节点第一步估讨
构造另一个误差矢量e'为： e，= Y，-G，Z' ；
可得包含未知节点坐标的Z'为： Z' = arg min {(Y' -G' Z')T cov (e') (Y' -G' Z')}； =(G'TC〇V(e'）-Vt cm^e'rY' 其中，cov(e'）= D{cov(Z)}D,为新构造误差矢量e'的协方差矩阵；D = diag[{2Xi 2yi 1}]，含有未知节点坐标可以用步骤cl中得到未知节点第一步估计解代替，即： D ^ diagtUZi 2Z2 1}]，c〇V(Z) = (GtWQG)HGTffQQG^QWGr1 为步骤 cl 中求得的未知节点 第一步估计解Z的协方差矩阵； 通过Z'可求得未知节点的第二步精确估计解Z"为：
b.很做仪利安氺4尸Λ?的一W啡且；1￡股*1、梘卜尤线传感器网络节点定位方法，其特征 在于，所述步骤d的具体方法为： 假设步骤c2中求得的未知节点第二步估计解Z"中的\和y i的估计误差为e xi和e yi， 则步骤c2中求得的Zt:
可变为：
将Z'展开并忽略误差的二次项，可得： z j -xj - 2χ-βΤΙ- j Tj 2 -y~i - ^yfivj; 则未知节点的第二步精确估计解Z"的协方差矩阵为： cov (Z^) = D'^1COV (Z') D'_1； 其中D' =diag{[2Xi 2yi]}，D'含有未知节点的位置坐标，可使用步骤c2中求得的未 知节点第二步估计解 Z〃代替，SP :D' ^diagl^Z' 2Z〃2]}，C〇v(Z'）= (G'TcmKe'rG'r1 为步骤c2中求得的Z'协方差矩阵； 将得到的c〇v(z〃）值加入到位置误差矢量和 Qy W喂{[<，.·，</]丨中，实现对锚节点位置误差加权矢量4和Qy的更新。
【专利摘要】本发明涉及无线传感器网络技术领域，特别涉及一种非直达波环境下无线传感器网络节点定位方法。本发明的方法主要是：采用非直达波误差代价函数代替常规的均方代价函数抑制非直达波误差，非直达波误差代价函数对大误差不敏感，因此可以通过权值抑制大误差提高定位精度，并且在不需要知道非直达波误差分布的先验信息以及测量值的时间信息，就能够给出闭式解；同时本发明采用迭代计算方法，不断的将得到的未知节点坐标作为伪锚节点加入到锚节点中，估计下一未知节点坐标，直至遍历所有未知节点完成定位，通过分布式迭代计算方法降低了定位算法的运算量，提高了定位算法的性能。本发明尤其适用于非直达波环境下无线传感器网络节点定位。
【IPC分类】H04W64-00, H04W84-18
【公开号】CN104640204
【申请号】CN201510038950
【发明人】黄际彦, 张洪岩, 徐保根, 饶中初, 万义和, 汤四龙, 万群, 沈晓峰, 陆川
【申请人】电子科技大学, 同方电子科技有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月26日