《電子技術(shù)應用》
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一種無錨節(jié)點的協(xié)同定位算法
2023年電子技術(shù)應用第5期
張毅，袁玲
（重慶郵電大學 通信與信息工程學院，重慶 400065）
摘要： 為了解決無錨節(jié)點協(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)絡改進的map-growing算法。該算法首先通過推導參考節(jié)點與待測節(jié)點的定位誤差估計值，提出了基于幾何的虛擬錨節(jié)點共線度表達式；再根據(jù)多條件約束確定了虛擬參考節(jié)點建立相對參考坐標系，并實現(xiàn)了最優(yōu)節(jié)點集定位；最后引入節(jié)點不確定度實現(xiàn)節(jié)點升級策略，控制迭代定位過程中累積誤差的擴散。在不同節(jié)點分布場景下的仿真結(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：TN98
文獻標志碼：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)點的協(xié)同定位算法[J]. 電子技術(shù)應用，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，定位市場也呈現(xiàn)出了高速增長的趨勢。但由于無線定位環(huán)境的隨機性與不可靠性，往往會存在多徑效應、非視距誤差和錨節(jié)點數(shù)量不足等情況，導致定位誤差較大甚至是無法進行定位。與傳統(tǒng)定位不同，協(xié)同定位是基于mesh網(wǎng)絡節(jié)點間以動態(tài)和非分層的方式進行多對多數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c展開實現(xiàn)的，并且定位節(jié)點在完成自身定位后可以升級為錨節(jié)點去輔助鄰居節(jié)點定位。因此，協(xié)同定位的網(wǎng)絡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際應用。

但在協(xié)同定位過程中，虛擬錨節(jié)點的位置不確定性會導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。研究者對減輕累積誤差的方法展開了深入研究，文獻[3]提出了一種基于錨節(jié)點幾何特征的誤差控制機制來選擇參與定位的節(jié)點，并通過估計定位節(jié)點的置信度減少累積誤差的擴散。文獻[4]通過多次選擇鄰居錨節(jié)點實現(xiàn)三邊定位避免共線問題，并利用錨節(jié)點選擇策略對候選位置進行篩選實現(xiàn)了改進的三邊定位算法，仿真結(jié)果表明，對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 通信與信息工程學院，重慶 400065）


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