非同步无线传感器网络中的定位算法研究

来源 :宁波大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhougang1020
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随着无线通信网络以及移动互联网的蓬勃发展,提供基于地理位置信息的服务(Location Based Service,LBS)已经成为最具市场前景和发展潜力的业务之一。虽然 GPS等商用卫星定位系统得到了广泛的应用,但在诸如室内、地下、高楼林立的市区等诸多场景中, GPS定位则因其定位性能严重下降而无法实现。因而利用无线传感器网络定位近年来受到越来越多的关注。利用无线传感器网络进行定位时,常用的定位测量模型包括信号到达时间(Time-of-Arrival, TOA),到达时间差(Time-Difference-of-Arrival,TDOA)等。在基于时间信息的定位方式中,能否准确获取信号的传播时间测量值成为决定最终能否实现精确定位的关键性。本论文则以无线传感器网络定位中的网络非同步与非视距(Non-Line-of-Sight,NLOS)误差抑制为研究对象,其中的创新之处如下:  1.针对定位中无线传感器网络的非同步问题,在基于双向到达时间(Two-Way Time-of-arrival,TW-TOA)的定位模型下采用稳健的定位算法实现对未知目标的定位。在新算法中,根据时钟漂移与中转时间的先验范围信息,把定位问题转化为稳健最小二乘(Robust Least Squares,RLS)的参数估计问题,然后利用二阶锥松弛(Second-Order Cone Relaxation,SOCR)将问题转化为的凸优化问题进行求解。仿真结果表明,该算法在不同的噪声及无线传感器数量不同的条件下都可以实现较为精确的定位。  2.进一步考虑定位中的非视距(NLOS)环境问题,提出了一种在非同步网络中抑制非视距误差的定位算法。在到达时间(TOA)的定位模型下利用非视距误差的先验信息,构造稳健最小二乘问题对非视距误差进行稳健处理的同时,对非同步网络中未知的初始传输时间与目标位置进行联合估计。通过对问题的松弛处理与对未知初始传输时间的不等式性质转化,最终将问题转化为凸的二阶锥规划(Second-Order Cone Progrmming,SOCP)问题进行求解。与现有算法相比,在不同的非视距环境下,所提方法都能实现更佳的定位效果。
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