DV-Hop定位算法的混沌粒子群优化

针对距离矢量跳距(Distance Vector Hop, DV-Hop)定位算法通信半径选择不合理导致平均跳距和定位误差较大的问题，提出一种基于混沌粒子群改进的DV-Hop定位算法，利用混沌映射的遍历性和随机性实现粒子的局部深度搜索，避免粒子群算法陷入局部最优。通过混沌粒子群优化(Particle Swarm Optimization, PSO)算法迭代求解所有信标节点的通信半径，引入混沌理论调整非线性惯性权重优化搜索过程，通过混沌搜索和混沌扰动迭代求解信标节点的最佳通信半径；通过极大似然估计(Maximum Likelihood Estimate, MLE)法计算的平均定位误差作为混沌粒子群算法的适应值函数；使用费希尔矩阵求解的误差下限作为约束条件求解适应值函数，同时把平均通信半径作为节点能耗模型的阈值来降低节点能量消耗。仿真实验表明，提出的算法在不增加算法复杂度的前提下能够在定位精度方面提升近58%,节点能量消耗方面降低近24%。     

一种自适应惯性权重的粒子群优化算法

为较好平衡粒子群算法中全局搜索能力与局部搜索能力,分析了PSO算法中的惯性权重与种群规模、粒子适应度以及搜索空间维度的关系,并把粒子惯性权重定义为这三者的函数.通过在每次迭代后更新每个粒子的惯性权重,实现了自适应调整全局搜索能力与局部搜索能力,并结合动态管理种群的策略提出了改进的粒子群算法.通过在多个常用测试函数上与已有惯性权重调整算法测试比较,证明新算法具有较强的全局寻优能力与较高的搜索效率.     

基于自适应粒子群算法的目标定位方法研究

针对现有定位求解算法复杂和标准粒子群算法易陷入局部最优的缺点,提出了一种基于自适应粒子群算法的目标定位方法.该方法在迭代过程中指数更新惯性权重,择优选择粒子,并根据种群适应度方差值自适应地调整变异概率的大小,增强算法跳出局部最优的能力.仿真结果表明该方法能有效地提高目标的定位精度,在随机噪声干扰方差为0.5的条件下,定位均方误差不超过0.8m.     

一种改进惯性权重的粒子群优化算法

针对粒子群算法易陷入局部最优解的问题,提出一种改进惯性权重的粒子群优化算法（CWPSO）。首先引入Sigmoid函数构造自适应的惯性权重策略;然后引入线性递减的惯性权重策略;最后通过群体适应度方差将自适应惯性权重策略和线性递减惯性权重策略动态结合,构造综合惯性权重策略,以提高算法全局搜索和局部搜索的能力。实验结果表明,CWPSO算法的寻优性能相较于对比算法有明显提升。     

基于采用天牛须搜索算法优化神经网络的可见光室内定位方法

针对基于神经网络的可见光室内定位技术存在训练速度慢、泛化能力弱而导致定位精度不高的问题,提出采用天牛须搜索(BAS)算法优化神经网络的可见光定位方法,搭建了 0.8 m×0.8 m×0.8 m的实测模型.该方法使用BAS算法优化神经网络的连接权重矩阵,拟合了室内无线信道参数,实现室内定位.仿真与实验结果表明:该方法仿真...     

RSSI和粒子群混合VLC室内精确定位方法

传统的基于可见光通信(VLC)的室内定位算法,精度相对较低,误差较大。提出一种RSSI和粒子群混合VLC室内精确定位方法,该方法通过RSSI算法进行未知节点的初定位,并利用高斯分布函数剔除误差较大的定位数据,减少了其对最终定位结果的影响。同时,通过自适应权重粒子群算法搜索未知节点的最优解,使得该算法前期较长时间具有最优全局搜索能力,后期较长时间具有最优局部搜索能力,能尽快找到未知节点的精确位置。仿真结果表明,该定位方法比传统的RSSI算法和粒子群算法的定位误差小,可以大大提高VLC室内定位的精度。     

基于改进粒子群的RSSI定位参数优化算法

采用多种群最优值维度交叉法和动态惯性权重法相结合,实现粒子群算法的改进,提高算法收敛速度,降低早熟概率。将改进后的算法用于RSSI定位参数优化,实时修正无线信号传播模型,克服接收信号强度与实际传播距离受无线信号多径效应的影响没有固定一致变化关系的问题。仿真结果表明,此方法相比基于粒子群的RSSI定位方法、基于多种群粒子群的RSSI定位方法和传统的最小二乘曲线拟合的RSSI定位方法,能够有效提高室内三维定位精度。     

一种动态分群的自适应粒子群优化算法

粒子群优化算法是模拟鸟类觅食行为思想的随机搜索算法,主要是通过迭代寻找最优解。将粒子随机初始化改进为固定初始化,并将动态分群思想引入粒子群优化算法将整个种群划分为三个子群,根据不同群中粒子的情况自适应地选择惯性权重,以此提高粒子的搜索能力。仿真实验结果表明,该方法大大提高了搜索过程中粒子的多样性,避免粒子陷入局部最优,提高了求解的速度和精度。     

一种改进的动态改变惯性权重的粒子群算法

惯性权重在粒子群算法中起到重要的作用,综合考虑了影响惯性权重的几种因素,提出基于进化速度、聚集度和相似度的动态改变惯性权重的粒子群算法,实验证明改进算法在收敛率、收敛精度和全局寻优能力方面都优于几种有代表性的动态改变惯性权重的算法.     

基于改进粒子群算法的光伏最大功率点跟踪策略分析

阐述光伏电池最大功率点跟踪的问题，传统算法有容易陷入局部最优和收敛速度慢的特点，探讨利用天牛须搜索更新惯性权重并引入混沌扰动和“跳出”机制，对标准粒子群算法进行改进。将改进的粒子群算数法与标准粒子群算法在标准环境下仿真对比分析，改进的粒子群算法输出波动小，输出功率高。并应用改进的粒子群算法光照变化时进行最大功率点跟踪，验证算法有效性。     

基于RSS的室内可见光差分修正定位算法

可见光通信技术是利用白光LED同时实现照明和通信的新型通信技术,为室内定位技术提供了新的可能.针对可见光通信中接收信号强度RSS随机波动较大的问题,提出一种基于RSS的改进的差分修正定位算法,通过将各个参考节点分别作为差分修正参考节点进行定位修正,规避了设定参考节点权重过大的问题.该定位算法有效地提高了室内定位精度,无需增加额外硬件设备,计算量小,容易实现.仿真结果表明,该定位算法在5m×5m×3m的空间区域中能够实现约15 cm的平均定位误差性能.     

基于RSSR融合RNGO-Elman神经网络的室内可见光定位

针对动态环境下基于接收信号强度的传统可见光定位方法定位精度低、稳定性差等问题,提出一种基于接收信号强度比的改进北方苍鹰算法(NGO)优化Elman神经网络(RNGO-Elman)的室内可见光定位系统。提出选择一个辅助参考点,将待测参考点与辅助参考点的接收信号强度比值和接收机的真实位置作为训练集数据,建立不受动态环境影响的指纹数据库。针对NGO算法收敛速度慢、容易陷入局部最优等问题,利用折射反向学习策略初始化种群,增加种群多样性,引入非线性权重因子来加快收敛速度,避免陷入局部最优。使用优化后的NGO算法来优化Elman神经网络的初始权值和阈值,构建RNGO-Elman动态定位预测模型。仿真结果表明,在4m×4m×3m的实验空间下,优化后的RNGO-Elman定位模型平均定位误差为1.34cm,定位精度相较于Elman定位算法、NGO-Elman定位算法分别提高了82%,21%。在LED发射功率波动时,基于RSSR的RNGO-Elman定位误差为1.29cm,1.38cm。所提可见光定位方法具有定位精度高、定位性能稳定等优点。     

高精度室内可见光定位算法

针对目前室内定位算法精度不高、实现复杂等问 题,提出了一种基于白光LED的可见光室内定位方 法。首先利用由室内不同LED发出的定位参考信号到达定位终端的时间差(TDOA )的测量估计,得 到定位终端到达两个LED的传输距离之差,以此构造距离估计目标函数,然后采用有约束非 线性规划算法得到 定位终端的位置坐标,从而有效地解决了室内噪声环境中常规TDOA定位算法不收敛或误差偏大的问题。 同时,为了进一步优化定位性能,将距离信息引入加权因子中,提出了质心加权混合定位算 法。将提出的 定位算法在5m×5m×3m的空间区域中进行了仿真实验,同时考虑噪声因素的影响,结果 表明,提出的距离 估计目标函数法在信噪比(SNR)为2dB的条件下可以达到平 均5cm的定位误差,采用质心加权处理后平均定位误 差仅为3cm,有效地提高了室内定位精度和系统应用的普适性及鲁棒性。     

声表面波室内定位系统与算法研究

鉴于声表面波技术的无源优势,搭建了由声表面波标签和阅读器构成的室内定位系统,在测量标签回波信号强度时,可有效减小多径效应的影响。设计了以三边定位为基础的定位算法,包括测距、选星、位置估计3个阶段,分析了3个定位圆之间位置关系可能出现的全部情况,并有针对性地进行自适应修正。仿真测试结果验证了定位算法的定位误差小于根心法和加权质心法。系统测试结果表明,定位系统可实现2 m×2 m的定位,平均定位误差为31.84 cm。室内定位系统和算法以较少的锚节点实现了较小的室内定位误差。     

多照明区域协作的室内可见光定位

考虑室内存在障碍物遮挡及背景光和反射光干扰 较强的实际定位场景,提出了一种基于多照明区域 协作的LED可见光室内定位方法。本文方法引入多照明区域联合定位思想,利用分布于室内 不同区域的LED 发出的参考信号估计定位节点到各LED的信号传输时间差,构造协作定位距离估计目标函数 ,并通过非线 性最小二乘(NLLS)算法获得定位目标的位置估计。将提出的定位算法在10m×3m的空间区域中进行定位仿 真,在5W LED照明、双区域协作条件下,获得了平均定位误差7.41 cm的定位精度。结果表明:提出的协 作算法不仅提高了室内定位精度和系统应用的普适性及鲁棒性,而且有效地解决了室内可见 光定位存在的遮挡效应;此外,对动态定位追踪也有一定的效果。     

一种基于SO-CNN模型的可见光室内定位优化方法

针对基于机器学习的可见光室内定位方法存在的手工调参、定位精度低等问题,结合蛇优化(Snake Optimization, SO)算法的寻优能力与卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)处理复杂非线性问题的能力,提出了一种基于SO-CNN模型的可见光室内定位优化方法。在考虑多径效应影响的情况下,采集每个位置点处的信噪比和对应位置坐标构建指纹数据库,对SO-CNN模型进行训练和测试,以得到最佳定位模型。实验结果表明,在5 m×5 m×3 m的房间中,与未经优化的CNN相比,该方法的平均定位误差降低了35.13%;与反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network, BPNN)、多层感知器(Multilayer Perceptron, MLP)、SO-MLP相比,该方法的平均定位误差分别降低了54.75%,48.08%,37.01%。     

基于遗传算法优化BP神经网络的可见光定位

采用接收信号强度(RSS)方法的室内可见光定位 ,因受多径效应及噪声的影响,对距离估计不准确, 定位精度不高。为提高定位精度,本文提出了一种采用遗传算法优化BP神经网络(GA-BP) 的距离估计方法。 先通过遗传算法优化BP神经网络的初始权值,经过优化后的BP神经网络收敛速度快,不易 限于局部最优。 再利用GA-BP神经网络对收发端之间的距离进行修正,使其接近于真实距离。最后使用最 小二乘法解算待 定位点坐标,同时在不同定位范围和不同定位位置下,与传统RSS加权质心方法的可见光定 位结果进行对 比。仿真结果表明,在5m×5m×3m的定位场景中,平均定位误差可以达到0.642 cm。与传统RSS加权质 心方法相比,平均定位精度提高了约96.4%。且在不同定位范围和不 同定位位置下,平均定位误差稳定在 毫米级,尤其不随定位范围的扩大而扩大。有效地提高了室内定位精度和系统应用的普适性 。     

基于朗伯模型参数估计的VLC室内定位优化算法

为实现高精度室内定位,本文设计了一种可见光 通信(VLC)室内定位系统,并通过 结合优化的朗伯模型、码分多址技术(CDMA)、三边定位算法而有效提升了定位精度和系统 扩展性。首先,每个发光二极管(LED)的ID信息经过直接序列调制后加载到LED驱动电路上 ,LED发出带有自身ID信息的灯光信号。在接收端通过光电探测器(PD)接收灯光信号,并 根据扩频码的正交性恢复出ID信息及接收信号强度(RSS),以此提高信道容量并增强系统 抗干扰能力。然后,根据朗伯光源模型,由三边定位算法得出待定位点的定位估计坐标。为 进一步提高精度,引入k最近邻(KNN)思想,采集适当的指纹点并由指纹点信息对每盏灯在 定位估计坐标处的朗伯光源模型参数进行估计,由优化后的朗伯模型计算出精度更高的定位 坐标。在1m×1m×1.35 m的空间区域中,进行本VLC室内定位系统 的实验测试。结果表明,提 出的高精度VLC室内定位系统的平均定位误差降低至2cm左右,其定位精度相比于传统三边 定 位算法提升了30%。此外,该系统方案所采用基于指纹点信息优化朗 伯模型参数的方法具备良好的实用扩展性,可实现广阔的应用场景。     

可见光通信的自动导航系统设计

设计了一套利用可见光通信的自动导航系统。通过分析室内可见光信道模型,设计了可见光定位导航系统的发射模块和接收模块。系统在获取了停车位置信息后,通过光电二极管驱动电路将信息发出,光信号传感器模块接收可见光信号;信号经过解调、滤波后由显示屏显示,同时语音系统播报位置信息,利用贝叶斯相位中心偏置天线（Bayesian Information Criterions Displaced Phase Center Antenna,BDPCA）聚类算法计算出最佳导航路径,从而实现自动导航的目的。测试结果表明,该系统可满足目标的精准定位功能,在搭建的1m×1m×1m 验证实验中,系统的最大定位误差为 7.90 cm ,平均定位误差为 4.85 cm ,降低了26%,最佳导航路径距离更短,所需时间降低了20%,系统有较高的工作效率。     

基于TDOA 的室内定位系统中多径抑制方法

多径传播能显著降低基于到达时间差(TDOA)的定位精度。文中介绍了一种使用波束指向圆极化天线(BSCPA)抑制室内多径传播的方法。BSCPA 由一个波束开关网络、四个相同的六边形贴片单元及其馈电网络组成。通过控制波束开关网络中的射频(RF)开关的状态,可以分别激励四个指向圆极化波束以实现方位角全向覆盖。根据BSCPA 的指向波束和圆极化,可以减轻由室内多径造成的定位误差。在面积为10. 8 m×6. 6 m、视距(LOS)、复杂多径的室内环境中,当测试信号为20MHz 带宽的WLAN 时,得到的2D 定位平均误差为0. 71 m。与传统的全向线性极化天线(OLPA)相比,BSCPA 可以将定位精度提高52. 5%。该改进表明,所提出的方法可以显著抑制基于TDOA 的室内定位的多径传播。