一种基于RSSI的无线传感器网络 全程优化分布式定位策略

针对目前定位算法存在精度与成本有较大矛盾的问题,在定位实施各阶段采取有效措施,提出一种新的基于接收信号强度指示(RSSI)观测模型的协作定位算法.该算法以有效计算方式获得距离数据,优选锚节点参与定位计算,通过泰勒展开迭代求精法实施位置优化,最终获得满足要求且定位精度较高的位置估计.引入协作定位思想,将满足一定要求的已定位节点升级为锚节点,参与其他节点的定位,提高了定位的覆盖率和定位精度.仿真实验结果显示:网络参数相同的条件下,本文算法定位效果接近基于实际坐标的泰勒级数展开算法,而远高于基本的最小二乘定位算法,且由于所需存储空间小,其定位精度也随测距误差的减小而快速提高,能够满足大规模无线传感器网络的定位需求.     

基于前进跳距期望的异构WSNs非测距定位算法

无线传感网络(WSNs,wireless sensor networks)中传感节点的传输范围直接决定节点的通信区域,对定位精度有直接的影响.为此,针对异构WSNs,提出基于前进跳距期望的非测距定位算法.首先,分析传统推导前进跳距期望(EHP,expected hop progress)方法的不足,并证实了EHP值只依赖锚节点的传输范围是不准确的;然后,采用新方法推导了EHP,并结合泰勒级数展开以及加权最小二乘算法估计未知传感节点位置;最后,以降低误差为目的,迭代修正未知传感节点位置的估计值,从而提高定位精度.仿真结果表明,与传统的非测距定位算法相比,提出的算法的定位精度得到有效提升.     

NLOS环境下无线传感器网络TOA定位算法

针对现有定位算法定位精度低、适用场景少的问题,提出一种非视距传播（NLOS）环境下的无线传感器网络电波到达时间（TOA）定位算法。对未知节点位置进行初步估计,将该估计值作为初始迭代参考点,利用泰勒级数展开法进行迭代计算,得到未知节点位置的二次估计值。使用二次估计值反推得到未知节点与各传感器锚节点的近似距离,将原始TOA测量距离与该近似距离之差作为非视距传播误差值,从而剔除NLOS误差较大的TOA测量组,利用误差修正后的TOA测量组再次进行泰勒级数迭代处理,实现未知节点的精确定位。仿真结果表明,该算法可有效抑制NLOS误差,相比传统定位算法,其定位误差小、定位精度高。     

无线传感器网络中的节点自适应周期定位

无线传感器网络节点自定位算法是无线传感器网络系统的重要组成部分,是无线传感器网络中所有应用得以实现的基础。基于最小二乘估计的自适应周期定位算法采用周期定位机制控制网络中节点定位,使用基于接收信号强度指示的测距技术获取节点间距离,启动定位周期,直至定位周期终止,完成定位。未知节点采用极大似然估计得到初解,使用最小二乘估计获得自身位置坐标的最终解。仿真实验表明,基于最小二乘估计的自适应周期定位算法能显著提高网络中未知节点的定位率,有效抑制测距误差的传播,提高了节点定位精度。     

联合TDOA-AOA无线传感器网络半定规划定位算法研究

在无线传感器网络定位中,TDOA和AOA联合定位可有效利用多种位置信息提高定位精度.由于传统联合加权最小二乘(WLS)的目标函数非线性,在应用于无线传感器网络定位时,会产生多个局部最优解.因此,针对该问题本文将约束加权最小二乘问题转化为二次约束二次规划问题,之后通过引入半定松弛(SDR)方法将联合定位问题转换为低复杂度的半定规划问题(SDP),进而寻找全局最优解.并且针对实际应用中参考节点带误差的情形分析和推导了定位算法.与已有算法相比,提出的算法在参考节点无误差和有误差时都有更高的精度.此外,提出的SDP算法还能够实现只有两个参考节点下的目标定位.     

基于TDOA改进的矿山井下机车定位方法

为提高矿山井下机车的定位精度,提出了一种基于到达时间差（Time Difference of Arrival,TDOA）改进的矿山井下机车定位方法。采用超声波和无线电传播时间差实现测距,分析了测距技术在井下运用时产生的误差,并对误差进行补偿。为了修正机车定位过程中产生的位移误差,把位移误差化简为机车到节点的距离误差。通过规律性地布置节点和惯性导航技术,计算出位移后机车到节点的距离。使用最小二乘法估计出机车的初始位置坐标,并通过泰勒级数最小二乘法修正坐标实现定位,定位精度可达12 cm。相比于传统的定位算法,该方法增加了定位精度,且在机车不同速度下,保持了较为稳定的定位精度。     

基于智能估计的无线传感器网络定位算法

节点定位是无线传感器网络的基本机制,位置数据是监测事件不可缺少的信息,传感器节点必须首先确定自身的位置.针对无线传感器网络的节点定位问题,提出了基于Free Search优化的智能定位算法,介绍了Free Search优化算法和智能估计的模型.该算法的基本思想是将参数估计问题转化为非线性函数的在线优化问题,利用Free Search获得未知节点坐标的最优估计.仿真结果证明,与最小二乘估计定位算法相比,新算法定位精度显著提高.     

利用外辐射源的TDOA和FDOA目标定位算法

针对单站外辐射源条件下的目标定位问题,提出了一种基于最大似然的时差-频差联合定位算法。首先根据时差和频差的观测方程,构建目标位置和速度的最大似然估计模型。然后采用牛顿迭代算法对最大似然估计模型求解,得到目标位置和速度估计。最后,推导了算法的克拉美罗界和理论误差,并证明了二者相等。仿真结果表明,算法定位精度高于两步加权最小二乘算法和约束总体最小二乘算法,在测量误差较高时仍能达到克拉美罗界。通过对系统几何精度因子图的分析,确定目标及外辐射源数量和位置也是影响定位精度的重要因素。     

无人机群主动式时差定位算法

在多无人机（UAV）协同定位地面固定辐射源的应用环境中,为了提高多机基于时差的定位精度,提出一种改进的基于约束总体最小二乘（CTLS）的时差定位方法和一种基于结构总体最小范数（STLN）的时差定位方法．证明了这两种方法具有相同的定位精度,但STLN方法的计算性能优于改进的CTLS方法．仿真结果表明,所提出的方法具有较高的定位精度,受观测点定位误差影响更小．     

线性最小二乘法的RSSI定位精确计算方法

基于接收信号强度指示(RSSI)定位模型,提出了一种目标节点位置的精确计算方法。将RSSI定位问题所描述的非线性优化函数转化为线性最小二乘法估计问题,将定位结果直接用代数解表示。分别提出了目标节点信号发射强度已知和未知下的非约束线性最小二乘(ULLS)定位方法。同时对非约束线性最小二乘法下的参数进一步优化,提出了约束线性最小二乘法以提高定位精度。仿真验证了该定位计算方法的有效性,测试了不同信号强度噪声对定位误差的影响。结果同时表明,约束线性最小二乘法比非约束线性最小二乘法的定位误差更小,非常接近于定位结果的克拉美罗下界值(CRLB)。