一种基于进化策略的无线室内定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线室内定位技术领域，尤其涉及一种基于进化策略的无线定位方 法。
【背景技术】
[0002] 随着通信技术的发展以及市场需求的增长，例如森林防火，老人、小孩追踪，军事 监控，智能交通，物流管理等学多应用，基于位置服务（LBS)受到越来越多的关注。在室外 环境下，GPS、GSM提供很好的解决方法，而在室内环境下，常用的室外定位方法表现极为不 理想，因而，室内定位技术成为研究热点在无线传感器网络中，定位技术是其核心技术之 〇
[0003] -般地，根据是否需要测量实际节点的距离，无线室内定位方法可分成两种：基于 测距的定位方法和不基于测距的定位方法。基于测距的定位算法首先要测量节点之间的距 离，角度或者其他连接信息，然后进行空间位置的定位；基于测距的定位算法中从用到的测 距方法有：到达时间（TOA)、到达时间差（TDOA)、到达角度（AOA)、接收信号强度（RSSI)。典 型的定位算法有：三边定位法，三角定位法，最大似然估计法等。不基于测距的定位方法主 要利用节点间的估计距离计算节点位置，典型的有质心算法、DV-Hop算法等。
[0004] 进化策略（evolution strategy)通过模拟生物进化过程来求解优化问题的一种 方法，并且进化策略将优化问题的解空间看作由若干个个体组成的群体，每一个解就是一 个个体，基于优化问题的目标函数来构造问题的评价函数，根据计算得到的每一个个体的 评价函数值即适应度值来选择淘汰个体，不断进化直至达到设定的终止准则。进化策略算 法已经在最优化、机器学习以及并行处理等领域得到了越来越广泛的应用。
[0005] 进化策略的基本流程：
[0006] (1)首先以随机方式决定一个初始群体，即搜索空间中的一组初始解；
[0007] (2)通过不断地交叉、变异、选择操作产生新的群体；
[0008] (3)计算得到各个个体的适应值，根据适者生存的原理，其中适应度大的个体产生 后代较多，从而使群体在搜索空间中越来越接近于最优的区域，最终求出最优解。
【发明内容】
[0009] 本发明目的是提供一种基于进化策略的，精度高，稳定性好的无线室内定位方法。
[0010] 为了实现上述目标，本发明提供的一种基于进化策略的无线室内定位方法，涉 及无线传感器网络中的参考节点和移动节点，坐标位置已知的节点称之为参考节点，坐 标位置未知的节点称之为移动节点。测得移动节点P与它临近的参考节点i的距离为： i ^其中上为测得的距离，屯为实际在、两者之间的距离，η是由于外界环境干扰 而加入的噪声。这里需要得到三个以上临近参考节点的距离信息，设目标函数为定位误差 为：
[0011]
【主权项】
1. 一种基于进化策略的无线室内定位方法，其特征在于，定位步骤如下： 步骤一：初始化，通过任意方式生成y个个体组成初始群体。每个个体（X，C)内包含 11个\，〇i分量，并给定终止条件e和最大迭代次数T，e是一个很接近1又小于1的实 数； 步骤二：交叉重组，新个体的目标变量是从两个父代个体中随机选取、组合而来，即从U个父代个体中用随机的方法任选两个个体：
然后从这两个个体中组合出如下新个体：
其中q= 1或者2,它以相同的概率针对i= 1，2，…，n随机选取； 步骤三：突变，对重组后的个体添加随机量，产生新个体：
其中，4 =t'N(0，1)+tN(0，1)，4服从正态分布
其中
步骤四：选择淘汰，计算每个个体的适应度函数值，采用确定型（U+A)-ES挑选策略， 从（ii+A)个个体中挑选出适应度较小的前y个组成下一代群体，为进一步进化做准备； 步骤五：重复执行步骤二到步骤四，直到满足终止条件，选择最优各个作为进化过程的 结果，最优个体的坐标分量即为移动节点的定位坐标。
2. 根据权利要求1所述的一种基于进化策略的无线室内定位方法，其特征在于，所述 的适应度函数定义为：.
其中，
表示的是表示的是坐标X对应的定位误 差。
【专利摘要】本发明提供的一种基于进化策略的无线室内定位方法，其定位步骤如下，步骤一：初始化，通过任意方式生成μ个个体组成初始群体，并给出定终止条件；步骤二：交叉重组，新个体的目标变量是从两个父代个体中随机选取、组合而来，即从μ个父代个体中用随机的方法任选两个个体，然后从这两个个体中组合出新个体；步骤三：突变，对重组后的个体添加随机量，产生新个体；步骤四：选择淘汰，计算每个个体的适应度，采用确定型(μ+λ)-ES挑选策略，从(μ+λ)个个体中挑选出适应度较小的前μ个组成下一代群体，为进一步进化做准备；步骤五：重复执行步骤二到步骤四，直到满足终止条件，选择最优各个作为进化过程的结果，最优个体的坐标分量即为所求移动节点所对应的坐标。
【IPC分类】H04W64-00
【公开号】CN104581940
【申请号】CN201510010624
【发明人】唐承佩, 张明, 李海良, 刘友柠
【申请人】中山大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月5日