专利名称：基于超宽带异步定位的锚节点优化配置方法
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(I)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。
图I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。
具体实施例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I、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I、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 CRLB0 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
权利要求
1.一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，其特征在于，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。
2.根据权利要求I所述基于超宽带异步定位的锚节点优化配置方法，其特征在于，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。
3.根据权利要求I所述基于超宽带异步定位的锚节点优化配置方法，其特征在于，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。
4.根据权利要求I所述基于超宽带异步定位的锚节点优化配置方法，其特征在于，包括获取均匀分布在区域内的待测目标节点的平均性能。
5.根据权利要求I所述基于超宽带异步定位的锚节点优化配置方法，其特征在于，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。
全文摘要
本发明涉及一种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，从而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，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，如果将锚节点布置在这个位置，可以得到最优的平均性能。
文档编号G01S5/00GK102608566SQ201210008548
公开日2012年7月25日 申请日期2012年1月11日 优先权日2012年1月11日
发明者张红, 张钦宇, 张霆廷, 田旋旋, 邹洪良, 陈方晓 申请人:哈尔滨工业大学深圳研究生院