一种半正定规划的RSS-TOA联合定位方法技术

本发明专利技术公开了一种半正定规划的RSS‑TOA联合定位方法，使用本发明专利技术克服了接收信号强度(RSS)和到达时间(TOA)进行定位误差较大的问题。该方法首先分别构造了关于RSS信息和TOA信息的线性表达式，然后，针对误差项构建了一个加权最小二乘定位问题(WLS)，再通过引入辅助变量将问题转换为约束优化问题，最后利用凸优化技术将加权最小二乘问题转化为一个半正定规划(SDP)问题进行求解。本发明专利技术提出的方法通过联合RSS和TOA信息大大提高了定位精度，其具有更强的鲁棒性与凸性，而且还降低了环境噪声对定位精度的影响。最后仿真结果表明，本发明专利技术方法的定位精度也要优于二步最小二乘法以及非线性优化的算法，具有较低的平均定位误差。

【技术实现步骤摘要】
一种半正定规划的RSS-TOA联合定位方法
本专利技术涉及定位
，尤其涉及无线传感器网络的定位方法，具体地说是一种半正定规划的RSS-TOA联合定位方法。
技术介绍
近年来，无线传感器网络定位技术在各领域得到了广泛的应用，比如污染监测，深海勘探，农业防灾等，在这些领域，无法用GPS/北斗等卫星进行定位，而易于实施的小规模的无线传感器网络来实现对人员等信息的定位就具有优势。其中，小规模的传感器节点定位技术的原理是通过得到噪声测量值来估计出目标源的位置坐标。通常使用的传感器定位噪声测量方式包括到达时间(TOA)、到达时差(TDOA)、到达角(AOA)和接收信号强度(RSS)。这四种测量方式在不同场景下各自有优缺点，最近，越来越多的研究涉及到这四种测量方式的混合，理论证明了可有效提高定位精度。其中RSS和TOA噪声测量的定位方法由于廉价且易于实现而被人们重视起来。最近的研究主要有两种：1.在最大似然估计(ML)准则原理上对RSS和TOA噪声测量模型进行估计求解，比如王韦刚等人的《一种改进的室内三维定位方法与实验》中的残差因子衰减本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半正定规划的RSS-TOA联合定位方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1)设定在无线传感器网络的接收信号强度RSS信息与到达时间TOA信息定位中包含N个定位锚节点s

【技术特征摘要】
1.一种半正定规划的RSS-TOA联合定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)设定在无线传感器网络的接收信号强度RSS信息与到达时间TOA信息定位中包含N个定位锚节点si，其中，i＝1,...,N，一个待定位目标源位置记为节点x，通过测量信号到定位锚节点时所经过的时间得到TOA信息，通过测量信号到待定位目标源的信号衰减得到RSS信息，第i个定位锚节点si的RSS信息模型以及TOA信息模型分别如下：
mi＝m0-10γlog10||x-si||+ai(1)
ni＝||x-si||+bi(2)
其中，m0是目标源发射信号功率参数，单位是dB，si是第i个锚节点传感器的坐标位置，单位是m，γ为环境的路径损耗参数，ai表示RSS信息模型的噪声测量误差，单位是dB，bi表示TOA信息模型的距离测量误差，单位为m，噪声测量误差和距离测量误差均服从均值为0的高斯正态分布；
步骤2)将所述定位锚节点的RSS信息模型转变为伪线性形式，TOA信息模型转变为线性形式，再使用加权最小二乘法准则，构建关于联合RSS测量信息以及TOA测量信息的目标函数优化方程，具体为：
首先分离出RSS信息的噪声测量误差
ai＝mi-m0+10γlog10||x-si||(3)
对其进行伪线性化处理，得到关于RSS信息的噪声测量误差的伪线性表达式：
αi＝βi||x-si||(4)
其中，
针对误差量，关于RSS信息下待定位目标源的LS估计为：



同理，分离出TOA信息的距离测量误差为：

【专利技术属性】
技术研发人员：金小萍，梁俊，
申请(专利权)人：中国计量大学上虞高等研究院有限公司，中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33