专利名称：一种大量离散节点的并行定位方法的修正方法
技术领域：
本发明涉及到区域相对定位领域，及一种包含大量离散点时的区域无参考节点定位方法的关键修正，也涉及到依据测距信息定位修正的并行方法。
背景技术：
大量离散节点的区域无参考节点定位应用广泛，在大规模的无线传感器定位领域及军事、医疗、港口仓库物流管理、城市交通监测、地质水利勘探、环境监测等领域都有举足轻重的作用。在大范围区域中仅仅依靠各个离散节点的分时测距进行相关定位，已经不能满足相关应用对应答时间的要求。传统的蜂窝法由于离散点平面分布情况的原因也有着无法消除的大误差，增加蜂窝基站密度可以增大定位的精确度，这就造成了一次可信定位过程要求的较短时间和出现最大误差之间的矛盾。这都极大地限制了允许离散节点个数的增多和定位精度的进一步提升。现介绍一种大量离散节点的区域无参考节点并行定位方法——蛋糕法如下参与定位的N个离散节点查图表8得到定位最佳分层次数η。从最底层第一层定位过程开始， 将所有节点分为2^""1个定位组，每个定位组都独立的进行三点定位算法，也即是建立一个自身的相对坐标系，将本定位组中所有节点都表示成本定位组相对坐标系中的坐标。第一层过程完成，进入第二层的定位过程，由第一层的每个定位组中抽出三个不共线节点，每两个定位组中抽出的六个节点构成第二层的一个新定位组，第二层的定位组数是第一层定位组数的一半，第二层定位过程中每个定位组仍旧按照改进型三点定位算法来定位，也即是将定位组中所有的点加入到本定位组的相对坐标系中。然后进行定位组整合过程，将第一层此定位组的相对坐标系转换到第二层合并新定位组的坐标系中，这样就完成了两两的定位组整合。整合过程后将所有的第一层坐标都变成了第二层的相对坐标。这样的跨层整合过程进行η次，直到最后一层只含有一个定位组，这时所有的参与定位点的坐标都加入到了这个定位组所构建的相对坐标系中。完成定位过程。这种蛋糕法的限制在于在层数增多的时候，由于下一层的三个关键节点的定位在本层中含有一个定位误差。这样每层的误差就会产生一个累积，也即是每层产生一个误差向量的加和如
图12。这种误差有一定概率会出现一个较大的积累误差，如图13。本发明即完整的解决了此类较大积累误差的修正问题，既兼顾了时间复杂度小的特性，又完整的修正了较大的积累误差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种大量离散节点的并行定位的修正方法。大量离散节点的并行定位方法的修正方法的步骤如下1)大量离散节点中的每个离散节点分配一个唯一的自身编号，统计参与定位的离散节点总点数，形成最初的离散节点集合；
2)各离散节点根据自身编号和参与定位的离散节点总点数分别计算出第一层定位过程中自身所在的定位组号；
3)第一层定位过程中的每个定位组独立进行三点法定位，定位组之间并行工作，获得每个定位组定位数据的相对坐标；
4)第一层定位过程中的所有定位组两两配对整合至第二层定位过程，将第一层定位过程中的每一个定位组包含的所有点的坐标转换到整合成的第二层定位过程的某一定位组的相对坐标系中；
5)重复步骤4)直到整合到顶层定位过程，顶层定位过程只包含一个定位组，所有离散节点的坐标都整合到顶层定位过程中的定位组的相对坐标系中，则定位过程完成；
6)步骤4)进行的同时，在第一层定位过程中的每个定位组中抽出两个不作为主要节点的铆接节点，组成新的离散节点集合；
7)在新的离散节点集合中重复步骤1)至步骤6)，重复抽取铆接节点构成新的离散节点集合，直到最后形成的离散节点集合只含有一层定位过程。8)将步骤1)至步骤7)形成的所有离散节点集合的顶层定位过程的定位组合并到一个总定位组中，所有离散节点集合中节点的坐标都整合到总定位组的相对坐标系中，所有的离散节点集合的定位过程完成。9)用新形成的离散节点集合中的节点修正上一个离散节点集合中第一层定位过程中定位组的坐标；
10)重复步骤9)直到最初的离散节点集合修正完毕，则全部修正过程完成。步骤2)所述各离散节点根据自身编号和参与定位的离散节点总点数分别计算出第一层定位过程中自身所在的定位组号，步骤为
a)根据参与定位的离散节点总点数图表确定定位总层数n，再根据公式2“来确定第一层定位过程中所含有的定位组数，最后通过自身编号与第一层定位过程总定位组数相除计算得到本点所在的第一层定位过程定位组号，以及对总定位组数求余获得本点在第一层定位过程此定位组中的身份。步骤3)所述第一层定位过程中的每个定位组独立进行三点法定位，定位组之间并行工作，获得每个定位组定位数据的相对坐标，步骤为
b)在本定位组的全部离散节点中，任选一对离散节点作为主节点备选节点和X节点备选节点；
C)寻找距离主节点备选节点和X节点备选节点构成的X轴距离最远的离散节点作为翻转节点备选节点；
d)测量主节点备选节点、X节点备选节点以及翻转节点备选节点三者之间的相互距
罔；
e)如果X节点备选节点和翻转节点备选节点之间的距离大于主节点备选节点与X节点备选节点之间距离，则交换X节点备选节点和翻转节点备选节点的身份；
f)如果X节点备选节点和翻转节点备选节点进行交换，则以主节点备选节点和X节点备选节点定位组成X轴，抛弃翻转节点备选节点，寻找离X轴垂直距离最远的点作为翻转节点备选节点；
g)重复步骤e)到步骤f)，从所有离散节点中选出的主节点备选节点、X节点备选节点和翻转节点备选节点变为主节点、X节点和翻转节点；
h)主节点、X节点以及翻转节点构成饱满三角形，形成区域定位相对坐标系； i)从此定位组的有效区域内，选择主节点、X节点和翻转节点之外的离散节点； j)测量选择的离散节点与主节点、X节点以及翻转节点之间的距离； k)在饱满三角形构成的相对坐标系中，计算选择的离散节点在饱满三角形构成相对坐标系中的位置，用如下公式计算选择的离散节点在饱满三角形构成的相对坐标系中的位置，
X坐标
权利要求
1.一种大量离散节点的并行定位方法的修正方法，其特征在于该方法包括以下步骤 步骤1).大量离散节点中的每个离散节点分配一个唯一的自身编号，统计参与定位的离散节点总点数，形成最初的离散节点集合；步骤幻.各离散节点根据自身编号和参与定位的离散节点总点数分别计算出第一层定位过程中自身所在的定位组号；步骤；3).第一层定位过程中的每个定位组独立进行三点法定位，定位组之间并行工作，获得每个定位组定位数据的相对坐标；步骤4).第一层定位过程中的所有定位组两两配对整合至第二层定位过程，将第一层定位过程中的每一个定位组包含的所有点的坐标转换到整合成的第二层定位过程的某一定位组的相对坐标系中；步骤幻.重复步骤4)直到整合到顶层定位过程，顶层定位过程只包含一个定位组，所有离散节点的坐标都整合到顶层定位过程中的定位组的相对坐标系中，则定位过程完成；步骤6).步骤4)进行的同时，在第一层定位过程中的每个定位组中抽出两个不作为主要节点的铆接节点，组成新的离散节点集合；步骤7).在新的离散节点集合中重复步骤1)至步骤6)，重复抽取铆接节点构成新的离散节点集合，直到最后形成的离散节点集合只含有一层定位过程；步骤8).将步骤1)至步骤7)形成的所有离散节点集合的顶层定位过程的定位组合并到一个总定位组中，所有离散节点集合中节点的坐标都整合到总定位组的相对坐标系中， 所有的离散节点集合的定位过程完成；步骤9).用新形成的离散节点集合中的节点修正上一个离散节点集合中第一层定位过程中定位组的坐标；步骤10).重复步骤9)直到最初的离散节点集合修正完毕，则全部修正过程完成。
2.根据权利要求1所述的一种大量离散节点的并行定位方法的修正方法，其特征在于步骤2)具体是a)根据参与定位的离散节点总点数图表确定定位总层数n，再根据公式2“来确定第一层定位过程中所含有的定位组数，最后通过自身编号与第一层定位过程总定位组数相除计算得到本点所在的第一层定位过程定位组号，以及对总定位组数求余获得本点在第一层定位过程此定位组中的身份。
3.根据权利要求1所述的一种大量离散节点的并行定位方法的修正方法，其特征在于步骤3)具体是b)在本定位组的全部离散节点中，任选一对离散节点作为主节点备选节点和X节点备选节点；c)寻找距离主节点备选节点和X节点备选节点构成的X轴距离最远的离散节点作为翻转节点备选节点；d)测量主节点备选节点、X节点备选节点以及翻转节点备选节点三者之间的相互距离 ；e)如果X节点备选节点和翻转节点备选节点之间的距离大于主节点备选节点与X节点备选节点之间距离，则交换X节点备选节点和翻转节点备选节点的身份；f)如果X节点备选节点和翻转节点备选节点进行交换，则以主节点备选节点和X节点备选节点定位组成X轴，抛弃翻转节点备选节点，寻找离X轴垂直距离最远的点作为翻转节点备选节点；g)重复步骤e)到步骤f)，从所有离散节点中选出的主节点备选节点、X节点备选节点和翻转节点备选节点变为主节点、X节点和翻转节点；h)主节点、X节点以及翻转节点构成饱满三角形，形成区域定位相对坐标系； i)从此定位组的有效区域内，选择主节点、X节点和翻转节点之外的离散节点； j)测量选择的离散节点与主节点、X节点以及翻转节点之间的距离； k)在饱满三角形构成的相对坐标系中，计算选择的离散节点在饱满三角形构成相对坐标系中的位置，用如下公式计算选择的离散节点在饱满三角形构成的相对坐标系中的位置，
4.根据权利要求1所述的一种大量离散节点的并行定位方法的修正方法，其特征在于步骤4)具体是P)将步骤3)第一层定位过程中每两个定位组中各抽出三个节点合成一个六点的第二层定位组，重复步骤3)给每一个第二层的定位组定位，利用第一层定位过程定位组抽出的三个点在第二层定位组中经历定位过程之后得到的坐标和第一层定位过程定位组抽出的三个点在步骤3)中相对坐标之间的关系，来计算两坐标系之间的平移和旋转量，从而将第一层定位过程定位组的所有离散节点的坐标转换到第二层定位组中的相对坐标系中，将第一层定位过程中的每两个定位组的所有离散点加入到第二层的一个定位组的相对坐标系中。
5.根据权利要求1所述的一种大量离散节点的并行定位方法的修正方法，其特征在于步骤7)具体是q)在最初的离散节点集合第一层定位过程完成时在每个第一层定位组中抽取两个不作为主要节点的铆接节点；用所有抽取的铆接节点构成新的离散节点集合；新的离散节点集合的定位过程和最初的离散节点集合完全相同，即也在第一层定位过程完成之后抽取铆接节点构成新的离散节点集合；直到最后形成的离散节点集合只有一层定位过程，新形成的离散节点集合依次为前一个离散节点集合的第一层定位过程的定位组的铆接节点。
6.根据权利要求1所述的一种大量离散节点的并行定位方法的修正方法，其特征在于步骤8)具体是r)所有的离散节点集合的定位过程都完成之后，将所有离散节点集合的顶层定位过程的定位组整合，即将所有的离散节点的坐标整合到总定位组的相对坐标系中，完成了所有离散节点集合的坐标整合。
7.根据权利要求1所述的一种大量离散节点的并行定位方法的修正方法，其特征在于步骤9)具体是s)将最后形成的只含有一层定位过程的离散节点集合中的节点视作无积累误差的节点，用这一个离散节点集合的节点修正前一个离散节点集合的第一层定位过程的每个定位组的全部节点，修正方法如下前一个离散节点集合的第一层的某定位组中抽出的的两个铆接节点坐标为(xl，yl)和(x2，y2)；这两个铆接节点在最后的离散节点集合中的坐标为 (New_xl, New_yl)和(New_x2，New_y2)；由这两组坐标数据计算获得两个修正量，即平移修正量
8.根据权利要求1所述的一种大量离散节点的并行定位方法的修正方法，其特征在于步骤10)具体是ν)重复步骤s)到步骤u)利用步骤9)中已修正的离散节点集合来修正前一个离散节点集合的第一层定位过程的全部定位组的全部节点的坐标；w)重复步骤ν)直到最初的离散节点集合的第一层定位过程的全部定位组的全部节点的坐标修正完成，此时所有参与定位的离散节点的坐标都经过了修正而不含有累积的定位误差，修正过程完成。
全文摘要
本发明公开了一种大量离散节点的并行定位的修正方法。本发明包括1)每个离散节点分配编号，构成最初的离散节点集合；2)最初的离散节点集合在第一层定位过程的每个定位组中抽取两个铆接节点构成新的离散节点集合；3)重复步骤2)直到最后形成的离散节点集合只含有一层定位过程；4)所有的离散节点集合独立的定位，将所有的离散节点集合整合到一个相对坐标系中；5)用新形成的离散节点集合来修正前一个形成的离散节点集合的定位组的累积误差；6)重复步骤5)直到最初的离散节点集合的第一层定位过程的所有的定位组的累积误差修正完成。本发明具有工作平均，时间复杂度低，完整的修正分层定位所带来的累积误差，有良好的鲁棒性能。
文档编号H04W64/00GK102307384SQ20111022546
公开日2012年1月4日 申请日期2011年8月8日 优先权日2011年8月8日
发明者任阳, 俞靖, 徐杨, 成东峻, 王楠, 郭翔, 黎建辉 申请人:浙江大学