《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種無錨節(jié)點(diǎn)的協(xié)同定位算法
2023年電子技術(shù)應(yīng)用第5期
張毅，袁玲
（重慶郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院，重慶 400065）
摘要： 為了解決無錨節(jié)點(diǎn)協(xié)同定位過程中累積誤差的傳播問題，提出了一種基于mesh網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)的map-growing算法。該算法首先通過推導(dǎo)參考節(jié)點(diǎn)與待測(cè)節(jié)點(diǎn)的定位誤差估計(jì)值，提出了基于幾何的虛擬錨節(jié)點(diǎn)共線度表達(dá)式；再根據(jù)多條件約束確定了虛擬參考節(jié)點(diǎn)建立相對(duì)參考坐標(biāo)系，并實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)節(jié)點(diǎn)集定位；最后引入節(jié)點(diǎn)不確定度實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)升級(jí)策略，控制迭代定位過程中累積誤差的擴(kuò)散。在不同節(jié)點(diǎn)分布場(chǎng)景下的仿真結(jié)果表明，所提算法有效的緩解了協(xié)同定位過程中的累積誤差，取得了較好的定位性能。
中圖分類號(hào)：TN98
文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223680
中文引用格式： 張毅，袁玲. 一種無錨節(jié)點(diǎn)的協(xié)同定位算法[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2023，49(5)：77-81.
英文引用格式： Zhang Yi，Yuan Ling. A cooperative localization algorithm for anchor-free nodes[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(5)：77-81.
A cooperative localization algorithm for anchor-free nodes
Zhang Yi，Yuan Ling
(School of Communication and Information Engineering， Chongqing University of Posts and Telecommunications， Chongqing 400065， China)
Abstract： In order to solve the problem of continuous error accumulation caused by propagation in the process of anchor-free cooperative localization, an improved map-growing algorithm based on mesh network is proposed. Firstly, the geometric collinearity formula of virtual anchor node is presented by deducing the estimation value of positioning error between reference nodes and node to be tested. Then, the virtual reference nodes are selected according to the multi-condition constraints to establish the relative reference coordinate system, and the optimal node set is used to complete the cooperative localization. Finally, the node uncertainty is introduced to accomplish the node upgrading strategy, which can curb the spread of cumulative error in the iterative positioning process. Simulation results in various node distribution scenarios show that the proposed algorithm effectively alleviates the accumulated errors in the collaborative positioning process and achieves good positioning performance.
Key words : anchor-free node；collaborative positioning；positioning algorithm；mesh network

0　引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)各行業(yè)的快速發(fā)展，定位市場(chǎng)也呈現(xiàn)出了高速增長的趨勢(shì)。但由于無線定位環(huán)境的隨機(jī)性與不可靠性，往往會(huì)存在多徑效應(yīng)、非視距誤差和錨節(jié)點(diǎn)數(shù)量不足等情況，導(dǎo)致定位誤差較大甚至是無法進(jìn)行定位。與傳統(tǒng)定位不同，協(xié)同定位是基于mesh網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間以動(dòng)態(tài)和非分層的方式進(jìn)行多對(duì)多數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)展開實(shí)現(xiàn)的，并且定位節(jié)點(diǎn)在完成自身定位后可以升級(jí)為錨節(jié)點(diǎn)去輔助鄰居節(jié)點(diǎn)定位。因此，協(xié)同定位的網(wǎng)絡(luò)部署靈活多變不受定位環(huán)境限制，可以在室內(nèi)協(xié)同救援、兒童人員管理和資產(chǎn)定位管理等多方面得到實(shí)際應(yīng)用。

但在協(xié)同定位過程中，虛擬錨節(jié)點(diǎn)的位置不確定性會(huì)導(dǎo)致定位誤差隨迭代次數(shù)的增加而不斷累積，從而產(chǎn)生了巨大的累積誤差。研究者對(duì)減輕累積誤差的方法展開了深入研究，文獻(xiàn)[3]提出了一種基于錨節(jié)點(diǎn)幾何特征的誤差控制機(jī)制來選擇參與定位的節(jié)點(diǎn)，并通過估計(jì)定位節(jié)點(diǎn)的置信度減少累積誤差的擴(kuò)散。文獻(xiàn)[4]通過多次選擇鄰居錨節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)三邊定位避免共線問題，并利用錨節(jié)點(diǎn)選擇策略對(duì)候選位置進(jìn)行篩選實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的三邊定位算法，仿真結(jié)果表明，對(duì)緩解誤差傳播取得了較好的效果。


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作者信息：

張毅，袁玲

（重慶郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院，重慶 400065）


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