一種節(jié)點定位的方法及設備與流程
本發(fā)明涉及無線通信技術領域，特別涉及一種節(jié)點定位的方法及設備。
背景技術：
無線通信網絡中，節(jié)點定位是一種非常重要的技術和應用，精確的定位能夠帶來很大的價值。
現(xiàn)有技術中，通常通過測量已知位置接收多個無線信號的情況對待定位的節(jié)點進行位置的確定，例如，基于指紋匹配算法進行定位，首先在待定位區(qū)域內測量大量已知位置接收多個無線信號的情況，對于每個已知位置來說，將每個已知位置的位置信息以及接收的無線信號的情況作為一個指紋錄入數據庫。然后，將待定位節(jié)點的接收的多個無線信號的情況與數據庫中的指紋進行匹配，在數據庫的指紋中選擇與該待定位節(jié)點接收無線信號的情況相近的指紋，將選擇的與待定位節(jié)點接收無線信號的情況相近的指紋對應的位置信息作為待定位節(jié)點的位置。這種節(jié)點定位方式的定位精確度取決于指紋數據庫的大小，一般來說，定位精度提高1倍，指紋數據庫的大小就要變成4倍或8倍，并且由于無線信號易受環(huán)境信號影響，導致無線信號的情況會發(fā)生變化，因此數據庫需要時常進行更新，否則定位精度會大大下降。
綜上所述，目前通過位置已知節(jié)點進行定位的方式在保證定位精度的情況下，需要測量大量的已知位置接收的無線信號的情況，因此現(xiàn)有技術中節(jié)點定位的測量工作量較大。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明實施例提供了一種節(jié)點定位的方法和設備，用以解決現(xiàn)有技術中節(jié) 點定位測量工作量較大的問題。
第一方面，提供了一種節(jié)點定位的方法，包括：
確定至少一個已知位置節(jié)點中的每個已知位置節(jié)點能夠接收到的無線信號測量值的第一集合，并確定待定位節(jié)點能夠接收到的無線信號測量值的第二集合，所述每個已知位置節(jié)點接收到的第一集合中包含的無線信號測量值和第二集合中包含的無線信號測量值是根據至少一個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號分別確定的；
根據所述每個已知位置節(jié)點分別對應的第一集合中包含的無線信號測量值、和所述第二集合中包含的無線信號測量值，確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數；
根據每個已知位置節(jié)點對應的加權系數，以及每個已知位置節(jié)點的位置信息，確定待定位節(jié)點的位置信息。
結合第一方面，在第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，無線信號測量值為無線信號強度值；
確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數符合下列公式要求：
其中，Pk為所述待定位節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，pki為第i個已知位置節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數，N為共同節(jié)點的個數，M為已知位置節(jié)點的個數，ni為第i個已知位置節(jié)點對應的大尺度信道衰落指數。
結合第一方面，在第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式中，使用對應每個已知位置節(jié)點的加權系數對每個已知位置節(jié)點對應的第一集合中包含的、根據同 一節(jié)點發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值進行加權求和得到的結果，與所述第二集合中包含的根據該同一節(jié)點發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值逼近。
結合第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式中，無線信號測量值為無線信號強度值；
確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數符合下列公式要求：
其中，Pk為所述待定位節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，pki為第i個已知位置節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數，N為共同節(jié)點的個數，M為已知位置節(jié)點的個數，fmin(a1,a2,a3,……,aM)表示Pk與逼近程度最大時的值，其中k＝1,2,……,N。
結合第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式中，無線信號測量值為無線信號強度值；
確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數符合下列公式要求：
其中，Pk為所述待定位節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，pki為第i個已知位置節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數，N為共同節(jié)點的個數，M為已知位置節(jié)點的個數，gmin(a1,a2,a3,……,aM)表示Pk與逼近程度 最大時的值，其中k＝1,2,……,N，λ為拉格朗日系數。
結合第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式中，無線信號測量值為信道狀態(tài)信息CSI中的子信道頻域響應幅度平方值；
確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數符合下列公式要求：
其中，Pkh為所述待定位節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間的第h個子信道頻域響應幅度平方值，pki,h為第i個已知位置節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間的第h個子信道頻域響應幅度平方值，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數，N為共同節(jié)點的個數，M為已知位置節(jié)點的個數，c為所述待定位節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間和第i個已知位置節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間存在的共同子信道的個數，wmin(a1,a2,a3,……,aM)表示Pkh與逼近程度最大時的值。
結合第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第六種可能的實現(xiàn)方式中，無線信號測量值為信道狀態(tài)信息CSI中的子信道頻域響應幅度平方值；
確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數符合下列公式要求：
其中，Pkh為所述待定位節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間的第h個子信道頻域響應幅度平方值，pki,h為第i個已知位置節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間的第h個子信道頻域響應幅度平方值，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數，N為共同節(jié)點的個數，M為已知位置節(jié)點的個數，c為所述待定位節(jié)點與第k個共同節(jié)點 之間和第i個已知位置節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間存在的共同子信道的個數，vmin(a1,a2,a3,……,aM)表示Pkh與逼近程度最大時的值，λ為拉格朗日系數。
結合第一方面至第一方面的第六種可能的實現(xiàn)方式中任一可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第七種可能的實現(xiàn)方式中，確定待定位節(jié)點的位置信息符合下述公式要求：
其中，(x,y,z)為待定位節(jié)點的坐標位置信息，(xi,yi,zi)為第i個已知位置節(jié)點的坐標位置信息，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數。
第二方面，提供了一種節(jié)點定位的方法，包括：
針對M個已知位置節(jié)點中第i個已知位置節(jié)點，確定第i個已知位置節(jié)點根據接收的由N個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值的第一集合{p1i,…,pNi}，以及確定待定位節(jié)點根據接收的由N個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值的第二集合{p1,…,pj,…,pN}，其中，i和M、N為正整數；
針對M個已知位置節(jié)點中第i個已知位置節(jié)點，確定第i個已知位置節(jié)點對應的第一集合{p1i,…,pNi}與所述第二集合{p1,…,pN}的差值的集合{Δp1i,…,ΔpNi}，其中，Δp1i＝p1i-p1,…,ΔpNi＝pNi-p1；
在預設定位空間內，根據確定M個差值集合，確定待定位節(jié)點的位置信息，其中確定待定位節(jié)點的位置信息符合下述公式要求：
其中，f()為構造的聯(lián)合概率密度函數，(x,y,z)為待定位節(jié)點的坐標位置信息；P為概率密度函數的最大值。
第三方面，提供了一種節(jié)點定位的設備，包括：
第一確定模塊，用于確定至少一個已知位置節(jié)點中的每個已知位置節(jié)點能夠接收到的無線信號測量值的第一集合，并確定待定位節(jié)點能夠接收到的無線信號測量值的第二集合，所述每個已知位置節(jié)點接收到的第一集合中包含的無線信號測量值和第二集合中包含的無線信號測量值是根據至少一個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號分別確定的；
第一處理模塊，用于根據所述每個已知位置節(jié)點分別對應的第一集合中包含的無線信號測量值、和所述第二集合中包含的無線信號測量值，確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數；
第一定位模塊，用于根據每個已知位置節(jié)點對應的加權系數，以及每個已知位置節(jié)點的位置信息，確定待定位節(jié)點的位置信息。
結合第三方面，在第三方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，無線信號測量值為無線信號強度值，所述第一處理模塊具體用于：
確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數符合下列公式要求：
其中，Pk為所述待定位節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，pki為第i個已知位置節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數，N為共同節(jié)點的個數，M為已知位置節(jié)點的個數，ni為第i個已知位置節(jié)點對應的大尺度信道衰落指數。
結合第三方面，在第三方面的第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一處理模塊使用對應每個已知位置節(jié)點的加權系數對每個已知位置節(jié)點對應的第一集合中包含的、根據同一節(jié)點發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值進行加權求和得到的結果，與所述第二集合中包含的根據該同一節(jié)點發(fā)出的無線信號確定的 無線信號測量值逼近。
結合第三方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第三方面的第四種可能的實現(xiàn)方式中，無線信號測量值為無線信號強度值，所述第一處理模塊具體用于；
確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數符合下列公式要求：
其中，Pk為所述待定位節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，pki為第i個已知位置節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數，N為共同節(jié)點的個數，M為已知位置節(jié)點的個數，fmin(a1,a2,a3,……,aM)表示Pk與逼近程度最大時的值，其中k＝1,2,……,N。
結合第三方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第三方面的第五種可能的實現(xiàn)方式中，無線信號測量值為無線信號強度值，所述第一處理模塊具體用于：
確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數符合下列公式要求：
其中，Pk為所述待定位節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，pki為第i個已知位置節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數，N為共同節(jié)點的個數，M為已知位置節(jié)點的個數，gmin(a1,a2,a3,……,aM)表示Pk與逼近程度最大時的值，其中k＝1,2,……,N，λ為拉格朗日系數。
結合第三方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第三方面的第六種可能的實現(xiàn) 方式中，無線信號測量值為信道狀態(tài)信息CSI中的子信道頻域響應幅度平方值，所述第一處理模塊具體用于：
確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數符合下列公式要求：
其中，Pkh為所述待定位節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間的第h個子信道頻域響應幅度平方值，pki,h為第i個已知位置節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間的第h個子信道頻域響應幅度平方值，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數，N為共同節(jié)點的個數，M為已知位置節(jié)點的個數，c為所述待定位節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間和第i個已知位置節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間存在的共同子信道的個數，wmin(a1,a2,a3,……,aM)表示Pkh與逼近程度最大時的值。
結合第三方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第三方面的第七種可能的實現(xiàn)方式中，無線信號測量值為信道狀態(tài)信息CSI中的子信道頻域響應幅度平方值，所述第一處理模塊具體用于：
確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數符合下列公式要求：
其中，Pkh為所述待定位節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間的第h個子信道頻域響應幅度平方值，pki,h為第i個已知位置節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間的第h個子信道頻域響應幅度平方值，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數，N為共同節(jié)點的個數，M為已知位置節(jié)點的個數，c為所述待定位節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間和第i個已知位置節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間存在的共同子信道的個數， vmin(a1,a2,a3,……,aM)表示Pkh與逼近程度最大時的值，λ為拉格朗日系數。
結合第三方面至第三方面的第七種可能的實現(xiàn)方式中任一可能的實現(xiàn)方式，在第三方面的第八種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一定位模塊確定的所述待定位節(jié)點的位置信息符合下述公式要求：
其中，(x,y,z)為待定位節(jié)點的坐標位置信息，(xi,yi,zi)為第i個已知位置節(jié)點的坐標位置信息，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數。
第四方面，提供了一種節(jié)點定位的設備，包括：
第二確定模塊，用于針對M個已知位置節(jié)點中第i個已知位置節(jié)點，確定第i個已知位置節(jié)點根據接收的由N個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值的第一集合{p1i,…,pNi}，以及確定待定位節(jié)點根據接收的由N個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值的第二集合{p1,…,pj,…,pN}，其中，i和M、N為正整數；
第二處理模塊，用于針對M個已知位置節(jié)點中第i個已知位置節(jié)點，確定第i個已知位置節(jié)點對應的第一集合{p1i,…,pNi}與所述第二集合{p1,…,pN}的差值的集合{Δp1i,…,ΔpNi}，其中，Δp1i＝p1i-p1,…,ΔpNi＝pNi-p1；
第二定位模塊，用于在預設定位空間內，根據確定M個差值集合，確定待定位節(jié)點的位置信息，其中確定待定位節(jié)點的位置信息符合下述公式要求：
其中，f()為構造的聯(lián)合概率密度函數，(x,y,z)為待定位節(jié)點的坐標位置信息；P為概率密度函數的最大值。
本發(fā)明實施例由于根據對應每個已知位置節(jié)點的加權系數，確定待定位節(jié)點的位置，或是通過構造的聯(lián)合概率密度函數確定定位空間中待定位節(jié)點的位 置，因此無需測量大量已知位置接收的無線信號的情況，與現(xiàn)有技術中確定待定位節(jié)點位置的方法相比，提高了測量的效率，和待定位節(jié)點的定位的準確性。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例節(jié)點定位的方法的流程圖；
圖2為本發(fā)明實施例節(jié)點定位的場景示意圖；
圖3為本發(fā)明實施例節(jié)點定位的場景示意圖；
圖4為本發(fā)明實施例節(jié)點定位的方法的流程圖；
圖5為本發(fā)明實施例節(jié)點定位的設備的示意圖；
圖6為本發(fā)明實施例節(jié)點定位的設備的示意圖；
圖7為本發(fā)明實施例節(jié)點定位的設備的示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
本發(fā)明實施例提供一種節(jié)點定位方法及設備，用以解決現(xiàn)有技術中節(jié)點定位測量工作量較大的問題。其中，方法和設備是基于同一發(fā)明構思的，由于方法及設備解決問題的原理相似，因此設備與方法的實施可以相互參見，重復之處不再贅述。
由于無線信號大尺度模型為：
P＝P0-10n*lg(d/d0)+X
其中，P0是距離為d0時的接收信號強度，n是大尺度信道衰落指數，d是接收設備距離信源的距離，X是隨機變量，因為通常接收信號是變化的，可以 用高斯隨機變量來表示，X的均值為0，均方差為σ。根據現(xiàn)有的很多測量結果，n很多在1.5～4之間，σ很多在3～15之間。近似的認為P跟位置成線性關系，則可以通過線性插值法來估算位置。
下面結合說明書附圖對本發(fā)明實施例作進一步詳細描述。
如圖1所示，本發(fā)明實施例節(jié)點定位的方法，包括：
步驟100，確定至少一個已知位置節(jié)點中的每個已知位置節(jié)點能夠接收到的無線信號測量值的第一集合，并確定待定位節(jié)點能夠接收到的無線信號測量值的第二集合，每個已知位置節(jié)點接收到的第一集合中包含的無線信號測量值和第二集合中包含的無線信號測量值是根據至少一個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號分別確定的；
步驟101，根據每個已知位置節(jié)點分別對應的第一集合中包含的無線信號測量值、和第二集合中包含的無線信號測量值，確定分別對應每個已知位置節(jié)點的加權系數；
步驟102，根據每個已知位置節(jié)點對應的加權系數，以及每個已知位置節(jié)點的位置信息，確定待定位節(jié)點的位置信息。
本發(fā)明實施例的執(zhí)行主體可以為獨立于待定位節(jié)點和已知位置節(jié)點的能夠用于定位的服務器，也可以為待定位節(jié)點本身，其中，當執(zhí)行主體為用于定位的服務器時，該服務器可以是一個只是完成位置計算邏輯單元的設備，也可以為具有位置邏輯運算功能的服務器設備，通過有線或無線的通信方式，獲取待定位節(jié)點掃描得到的無線信號測量值的集合，和已知位置節(jié)點掃描得到的無線信號測量值的集合。
以圖2場景為例為例，對已知位置節(jié)點、共同節(jié)點、第一集合和第二集合進行具體說明。
其中，待定位節(jié)點U，已知位置節(jié)點Ka、Kb、Kc、Kd，未知位置節(jié)點A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9，其中，待定位節(jié)點U實際能夠接收到已知位置節(jié)點Kb、Kc、Kd和未知位置節(jié)點A5、A8發(fā)出的無線信號，得到待定 位節(jié)點U獲取的接收無線信號的測量值的集合為{Pb，Pc，Pd，P5，P8}，其中Pb為待定位節(jié)點U接收已知位置節(jié)點Kb發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值，依次類推，Pc為待定位節(jié)點U接收已知位置節(jié)點Kc發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值，Pd待定位節(jié)點U接收已知位置節(jié)點Kd發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值，P5待定位節(jié)點U接收未知位置節(jié)點A5發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值，P8待定位節(jié)點U接收未知位置節(jié)點A8發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值，已知位置節(jié)點Ka實際能夠接收到已知位置節(jié)點Kb和未知位置節(jié)點A0、A1、A2、A4發(fā)出的無線信號，得到已知位置節(jié)點Ka獲取的接收無線信號的測量值的集合為{Pba，P0a，P1a，P2a，P4a}，其中Pba為已知位置節(jié)點Ka接收已知位置節(jié)點Kb發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值，依次類推，P0a為已知位置節(jié)點Ka接收未知位置節(jié)點A0發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值，P1a為未知位置節(jié)點Ka接收未知位置A0發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值，P5待定位節(jié)點U接收未知位置節(jié)點A5發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值，P8待定位節(jié)點U接收未知位置節(jié)點A8發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值；類似的，若已知位置節(jié)點Kb實際能夠接收到已知位置節(jié)點Ka和未知位置節(jié)點A2、A3、A8、A9發(fā)出的無線信號，則已知位置節(jié)點Kb獲取的接收無線信號的測量值的集合為{Pab，P2b，P3b，P8b，P9b}；若已知位置節(jié)點Kc實際能夠接收到未知位置節(jié)點A5、A7、A8發(fā)出的無線信號，則已知位置節(jié)點Kc獲取的接收無線信號的測量值的集合為{P5c，P7c，P8c}；若已知位置節(jié)點Kd實際能夠接收到未知位置節(jié)點A4、A5、A6發(fā)出的無線信號，則已知位置節(jié)點Kd獲取的接收無線信號的測量值的集合為{P4d，P5d，P6d}；
可選的，一種確定已知位置節(jié)點Ka、Kb、Kc、Kd能夠接收到的無線信號測量值的第一集合和第二集合的方法：對待定位節(jié)點U和已知位置節(jié)點Ka、Kb、Kc、Kd中每個節(jié)點能夠接收到的無線信號對應的節(jié)點取并集，得到共同節(jié)點{Ka，Kb，Kc，Kd，A0，A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8，A9}，以已知位置節(jié)點Ka為例，已知位置節(jié)點Ka實際能夠接收到已知位置節(jié)點Kb和未知位置節(jié)點A0、 A1、A2、A4發(fā)出的無線信號，而不能接收到已知位置節(jié)點Ka、Kc、Kd和未知位置節(jié)點A3、A5、A6，A7、A8、A9發(fā)出的無線信號，因此，將實際測量得到的Pba，P0a，P1a，P2a，P4a作為第一集合中的無線信號測量值，Paa，P3a、P5a、P6a、P7a、P8a、P9a，根據預設的規(guī)則確定，通常情況下，節(jié)點自身不接收節(jié)點自身發(fā)出的無線信號，在本發(fā)明實施例中可以將節(jié)點自身接收自身發(fā)出的無線信號測量值設置為一個稍微低于自身發(fā)射功率的值，例如-10dBm，將節(jié)點與未接收到發(fā)出無線信號對應的節(jié)點之間側無線信號測量值設置為一個低于接收機靈敏度的值，例如-100dBm，其中第一集合與第二集合的確定方法類似，在此不再贅述。
第二種可選的，確定第一集合和第二集合方法還可以為，將已知位置節(jié)點和待定位節(jié)點能夠都接收到的發(fā)出無線信號的節(jié)點作為共同節(jié)點，假設已知位置節(jié)點Ka、Kb、Kc、Kd和待定位節(jié)點U都能夠接收到未知位置節(jié)點A0、A1、A2、A3發(fā)出的無線信號，則將未知位置節(jié)點A0、A1、A2、A3作為共同節(jié)點，將實際測量的待定位節(jié)點U和已知位置節(jié)點Ka、Kb、Kc、Kd接收未知位置節(jié)點A0、A1、A2、A3發(fā)出無線信號的無線信號測量值分別作為第一集合和第二集合中無線信號測量值。
可選的，在確定出共同節(jié)點之前，還可以從實際接收的無線信號測量值中選出不小于預設閾值的無線信號測量值，對選出的無線信號測量值的對應的發(fā)射無線信號的節(jié)點。
具體的，若預設閾值為-90dBm，Pb為-75dBm，已知位置節(jié)點Kb作為共同節(jié)點，若P1為-95dBm，而P1d為-85dBm，則將未知位置節(jié)點A1作為共同節(jié)點，因此只要待定位節(jié)點U和已知位置節(jié)點Ka，Kb，Kc，Kd，接收該節(jié)點發(fā)出的無線信號，確定的無線信號測量值中存在一個不小于預設閾值的，則該節(jié)點可以作為共同節(jié)點。
可選的，由于無線信號的異變性，在確定出共同節(jié)點之前，對當前接收到的無線信號測量值與歷史接收到的無線信號測量值進行加權平均處理。
具體的，假設當前次待定位節(jié)點U接收已知位置節(jié)點Ka發(fā)出的無線信號確 定的無線信號測量值Pa＝-72dBm，上一次當前定位節(jié)點U接收已知位置節(jié)點Ka發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值為Pa＝-80dBm，則根據下列公式確定第一集合中的無線信號測量值：
P＝α*Pn-1+(1-α)Pn
其中，P為確定的第一集合中的無線新號測量值，Pn-1上一次節(jié)點的無線信號測量值，Pn為當前次無線新號的測量值，α為預先設置的系數。
假設α＝0.5，則確定的第一集合中待定位節(jié)點U接收已知位置節(jié)點Ka發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值為-76dBm。
此外，還存在當前次待定位節(jié)點能夠接收到未知位置節(jié)點A0發(fā)出的無線信號，而上一次未接收到A0發(fā)出的無線信號，則可以將當前次的無線信號測量值作為第一集合中的無線信號測量值，還可以去除未知位置節(jié)點A0。
需要說明的是，已知位置節(jié)點可以為預先設置的已知位置的節(jié)點，也可以為待定位節(jié)點能夠接收到發(fā)出無線信號的已知位置的節(jié)點，還可以為待定位節(jié)點能夠接收到發(fā)出無線信號的已知位置的節(jié)點和以及已知位置的節(jié)點能夠接收到發(fā)出無線信號的已知位置的節(jié)點。
如圖3所示，區(qū)域300中的已知位置節(jié)點發(fā)出的無線信號為待定位節(jié)點能夠接收到，而區(qū)域300以外的已知位置節(jié)點發(fā)出的無線信號為待定位節(jié)點不能接收到，但是區(qū)域300中的已知位置節(jié)點能夠接收到，已知位置節(jié)點包括區(qū)域300中的已知位置節(jié)點，以及區(qū)域300中已知位置節(jié)點能夠接收到的區(qū)域300以外的已知位置節(jié)點，或已知位置節(jié)點僅包括區(qū)域300中的已知位置節(jié)點。
其中，本發(fā)明實施例中確定分別對應每個已知位置節(jié)點的加權系數包括下列可選的方法：
方法一：加權質心法，無線信號測量值為無線信號強度值；
確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數符合下列公式要求：
其中，Pk為待定位節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，pki為第i個已知位置節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數，N為共同節(jié)點的個數，M為已知位置節(jié)點的個數，ni第i個已知位置節(jié)點對應的大尺度信道衰落指數。
需要說明的是，ni的值，對于不同的已知位置節(jié)點，可以采用相同的大尺度信道衰落指數，也可以采取不同的大尺度信道衰落指數，該參數在部署已知位置節(jié)點的時可以測量出來。
可選的，使用對應每個已知位置節(jié)點的加權系數對每個已知位置節(jié)點對應的第一集合中包含的、根據同一節(jié)點發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值進行加權求和得到的結果，與所述第二集合中包含的根據該同一節(jié)點發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值逼近。
方法二：無線信號測量值為無線信號強度值；
確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數符合下列公式要求：
其中，Pk為所述待定位節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，pki為第i個已知位置節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數，N為共同節(jié)點的個數，M為已知位置節(jié)點的個數，fmin(a1,a2,a3,……,aM)表示Pk與逼近程度 最大時的值，其中k＝1,2,……,N。
需要說明的是，是根據最小均方差準則構造的。
方法三：無線信號測量值為無線信號強度值；
確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數符合下列公式要求：
其中，Pk為所述待定位節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，pki為第i個已知位置節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數，N為共同節(jié)點的個數，M為已知位置節(jié)點的個數，gmin(a1,a2,a3,……,aM)表示Pk與逼近程度最大時的值，其中k＝1,2,……,N，λ為拉格朗日系數。
需要說明的是，是基于最小均方誤差準則和拉格朗日乘數法構造的。
方法四：無線信號測量值為信道狀態(tài)信息CSI中的子信道頻域響應幅度平方值；
確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數符合下列公式要求：
其中，Pkh為所述待定位節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間的第h個子信道頻域響應幅度平方值，pki,h為第i個已知位置節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間的第h個子信道頻域響應幅度平方值，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數，N為共同節(jié) 點的個數，M為已知位置節(jié)點的個數，c為所述待定位節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間和第i個已知位置節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間存在的共同子信道的個數，wmin(a1,a2,a3,……,aM)表示Pkh與逼近程度最大時的值。
需要說明的是，是根據最小均方差準則構造的。
方法五：無線信號測量值為信道狀態(tài)信息CSI中的子信道頻域響應幅度平方值；
確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數符合下列公式要求：
其中，Pkh為所述待定位節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間的第h個子信道頻域響應幅度平方值，pki,h為第i個已知位置節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間的第h個子信道頻域響應幅度平方值，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數，N為共同節(jié)點的個數，M為已知位置節(jié)點的個數，c為所述待定位節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間和第i個已知位置節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間存在的共同子信道的個數，vmin(a1,a2,a3,……,aM)表示Pkh與逼近程度最大時的值，λ為拉格朗日系數。
需要說明的是，是基于最小均方誤差準則和拉格朗日乘數法構造的。
可選的，確定待定位節(jié)點的位置信息符合下述公式要求：
其中，(x,y,z)為待定位節(jié)點的坐標位置信息，(xi,yi,zi)為第i個已知位置節(jié) 點的坐標位置信息，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數。
如圖4所示，本發(fā)明實施例節(jié)點定位的方法，包括：
步驟400，針對M個已知位置節(jié)點中第i個已知位置節(jié)點，確定第i個已知位置節(jié)點根據接收的由N個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值的第一集合{p1i,…,pNi}，以及確定待定位節(jié)點根據接收的由N個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值的第二集合{p1,…,pN}，其中，i和M、N為正整數；
步驟401，針對M個已知位置節(jié)點中第i個已知位置節(jié)點，確定第i個已知位置節(jié)點對應的第一集合{p1i,…,pNi}與所述第二集合{p1,…,pN}的差值的集合{Δp1i,…,ΔpNi}，其中，Δp1i＝p1i-p1,…,ΔpNi＝pNi-p1；
步驟402，在預設定位空間內，根據確定M個差值集合，確定待定位節(jié)點的位置信息，其中確定待定位節(jié)點的位置信息符合下述公式要求：
其中，f()為構造的聯(lián)合概率密度函數，(x,y,z)為待定位節(jié)點的坐標位置信息；P為概率密度函數的最大值。
需要說明的是，當無線信號測量值為無線信號強度值時，f()是根據無線信號大尺度模型構造的。
具體的，f()是根據無線信號大尺度模型構造的，其中，無線信號的大尺度模型為：
P＝P0-10n*lg(d/d0)+X
其中，P0是距離為d0時的接收信號強度，n是大尺度信道衰落指數，d是接收設備距離信源的距離，X是隨機變量，因為通常接收信號是變化的，可以用高斯隨機變量來表示，X的均值為0，均方差為σ。根據現(xiàn)有的很多測量結果，n很多在1.5～4之間，σ很多在3～15之間。
以待定位節(jié)點U接收第K個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號測量值 Pk，第i個已知位置節(jié)點接收第K個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號測量值Pki，則
Δpki＝Pki-pk＝10n*lg(dk/dik)+Xk-Xki
因此，可以將待定位節(jié)點位置的確定，轉換為在預設的定位空間內，確定在滿足已知位置節(jié)點與待定位節(jié)點接收同一共同節(jié)點的無線信號的無線信號測量值的差值為實際測量得到的已知位置節(jié)點與待定位節(jié)點接收同一共同節(jié)點的無線信號的無線信號測量值的差值時，位置的條件的聯(lián)合概率密度函數取最大值時的位置，即為待定位節(jié)點的位置。
需要說明的是，共同節(jié)點發(fā)送無線信號是相互獨立的，且已知位置節(jié)點與待定位節(jié)點接收無線信號也是相互獨立的。
其中，在計算時，在地理信息未知的情況下，可以認為待定位節(jié)點的位置的概率密度分布在預設的定位空間內為均勻分布。
此外，確定：
的具體步驟為：
由于
其中，η為預設的定位空間，g(x,y,z)為待定位節(jié)點在預設定位空間內可能的位置的概率密度。
因此可以通過確定：
來構造聯(lián)合概率密度函數
具體的，根據共同節(jié)點發(fā)送無線信號的獨立性，以及已知位置節(jié)點和待定位節(jié)點接收無線信號的獨立性，得：
其中，(uk,vk,wk)為第k個共同節(jié)點的坐標，如果共同節(jié)點是已知位置節(jié)點，則位置坐標已知，因此
而，f{ΔPki|(x,y,z)}可通過無線信號大尺度模型得到。
此外，如果共同節(jié)點是位置坐標未知節(jié)點，則通過對所有可能的位置對應的接收信號強度差異概率密度分布和位置的概率密度分布的乘積進行積分得到滿足已知位置節(jié)點和待定位節(jié)點接收該共同節(jié)點發(fā)出的無線信號確定的無線信 號測量值之差為實際的確定的差值時，待定位節(jié)點可能的位置的概率密度分布函數，而無需確定該節(jié)點的位置信息。
基于同一發(fā)明構思，本發(fā)明實施例中還提供了一種節(jié)點定位的設備，由于本發(fā)明實施例節(jié)點定位的設備對應的方法為一種節(jié)點定位的方法，因此本發(fā)明設備的實施可以參見方法的實施，重復之處不再贅述。
如圖5所示，本發(fā)明實施例節(jié)點定位的設備，包括：
第一確定模塊500，用于確定至少一個已知位置節(jié)點中的每個已知位置節(jié)點能夠接收到的無線信號測量值的第一集合，并確定待定位節(jié)點能夠接收到的無線信號測量值的第二集合，每個已知位置節(jié)點接收到的第一集合中包含的無線信號測量值和第二集合中包含的無線信號測量值是根據至少一個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號分別確定的；
第一處理模塊501，用于根據每個已知位置節(jié)點分別對應的第一集合中包含的無線信號測量值、和第二集合中包含的無線信號測量值，確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數；
第一定位模塊502，用于根據每個已知位置節(jié)點對應的加權系數，以及每個已知位置節(jié)點的位置信息，確定待定位節(jié)點的位置信息。
可選的，無線信號測量值為無線信號強度值，第一處理模塊501具體用于：
確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數符合下列公式要求：
其中，Pk為待定位節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，pki為第i個已知位置節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數，N為共同節(jié)點的個數，M為已知位置節(jié)點的個數，ni為第i個已知位置節(jié)點對應的大尺度信道衰落指 數。
可選的，第一處理模塊501使用對應每個已知位置節(jié)點的加權系數對每個已知位置節(jié)點對應的第一集合中包含的、根據同一節(jié)點發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值進行加權求和得到的結果，與第二集合中包含的根據該同一節(jié)點發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值逼近。
可選的，無線信號測量值為無線信號強度值，第一處理模塊501具體用于；
確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數符合下列公式要求：
其中，Pk為待定位節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，pki為第i個已知位置節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數，N為共同節(jié)點的個數，M為已知位置節(jié)點的個數，fmin(a1,a2,a3,……,aM)表示Pk與逼近程度最大時的值，其中k＝1,2,……,N。
可選的，無線信號測量值為無線信號強度值，第一處理模塊501具體用于：
確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數符合下列公式要求：
其中，Pk為待定位節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，pki為第i個已知位置節(jié)點接收第k個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號的無線信號強度值，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數，N為共同節(jié)點的個數，M為已知位置節(jié)點的個數，gmin(a1,a2,a3,……,aM)表示Pk與逼近程度最大 時的值，其中k＝1,2,……,N，λ為拉格朗日系數。
可選的，無線信號測量值為信道狀態(tài)信息CSI中的子信道頻域響應幅度平方值，第一處理模塊501具體用于：
確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數符合下列公式要求：
其中，Pkh為待定位節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間的第h個子信道頻域響應幅度平方值，pki,h為第i個已知位置節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間的第h個子信道頻域響應幅度平方值，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數，N為共同節(jié)點的個數，M為已知位置節(jié)點的個數，c為待定位節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間和第i個已知位置節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間存在的共同子信道的個數，wmin(a1,a2,a3,……,aM)表示Pkh與逼近程度最大時的值。
可選的，無線信號測量值為信道狀態(tài)信息CSI中的子信道頻域響應幅度平方值，第一處理模塊501具體用于：
確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數符合下列公式要求：
其中，Pkh為待定位節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間的第h個子信道頻域響應幅度平方值，pki,h為第i個已知位置節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間的第h個子信道頻域響應幅度平方值，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數，N為共同節(jié)點的個數，M為已知位置節(jié)點的個數，c為待定位節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間和第i個已知位置節(jié)點與第k個共同節(jié)點之間存在的共同子信道的個數， vmin(a1,a2,a3,……,aM)表示Pkh與逼近程度最大時的值，λ為拉格朗日系數。
可選的，第一定位模塊502確定的待定位節(jié)點的位置信息符合下述公式要求：
其中，(x,y,z)為待定位節(jié)點的坐標位置信息，(xi,yi,zi)為第i個已知位置節(jié)點的坐標位置信息，ai為第i個已知位置節(jié)點對應的加權系數。
如圖6所示，本發(fā)明實施例節(jié)點定位的設備，包括：
第二確定模塊600，用于針對M個已知位置節(jié)點中第i個已知位置節(jié)點，確定第i個已知位置節(jié)點根據接收的由N個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值的第一集合{p1i,…,pNi}，以及確定待定位節(jié)點根據接收的由N個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號確定的無線信號測量值的第二集合{p1,…,pj,…,pN}，其中，i和M、N為正整數；
第二處理模塊601，用于針對M個已知位置節(jié)點中第i個已知位置節(jié)點，確定第i個已知位置節(jié)點對應的第一集合{p1i,…,pNi}與第二集合{p1,…,pN}的差值的集合{Δp1i,…,ΔpNi}，其中，Δp1i＝p1i-p1,…,ΔpNi＝pNi-p1；
第二定位模塊602，用于在預設定位空間內，根據確定M個差值集合，確定待定位節(jié)點的位置信息，其中確定待定位節(jié)點的位置信息符合下述公式要求：
其中，f()為構造的聯(lián)合概率密度函數，(x,y,z)為待定位節(jié)點的坐標位置信息；P為概率密度函數的最大值。
需要說明的是，如圖5與圖6所示的設備中對模塊的劃分是示意性的，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，另外，在本申請 各個實施例中的各功能模塊可以集成在一個處理單元中，也可以是單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上模塊集成在一個單元中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實現(xiàn)。
所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實現(xiàn)并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中?；谶@樣的理解，本申請的技術方案本質上或者說對現(xiàn)有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟件產品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)或處理器(processor)執(zhí)行本申請各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。
如圖7所示，本發(fā)明實施例節(jié)點定位的設備的一種硬件結構實現(xiàn)形式，包括：
存儲器700，用于存儲實現(xiàn)節(jié)點定位的程序以及所需要的數據；
處理器701，用于通過調用相關數據，執(zhí)行相關程序，以實現(xiàn)本發(fā)明實施例所提供的技術方案。
從上述內容可以看出：本發(fā)明實施例中確定至少一個已知位置節(jié)點中的每個已知位置節(jié)點能夠接收到的無線信號測量值的第一集合，并確定待定位節(jié)點能夠接收到的無線信號測量值的第二集合，所述每個已知位置節(jié)點接收到的第一集合中包含的無線信號測量值和第二集合中包含的無線信號測量值是根據至少一個共同節(jié)點發(fā)出的無線信號分別確定的；根據每個已知位置節(jié)點分別對應的第一集合中包含的無線信號測量值、和所述第二集合中包含的無線信號測量值，確定對應每個已知位置節(jié)點的加權系數；根據每個已知位置節(jié)點對應的加權系數，以及每個已知位置節(jié)點的位置信息，確定待定位節(jié)點的位置信息。這種技術方案由于根據對應每個已知位置節(jié)點的加權系數，確定待定位節(jié)點的位 置，無需測量大量已知位置節(jié)點的接收其他節(jié)點的發(fā)出的無線信號的情況，因此，與現(xiàn)有技術中確定待定位節(jié)點位置的方法相比，提高了測量的效率，和待定位節(jié)點的定位的準確性。
本領域內的技術人員應明白，本發(fā)明的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。
本發(fā)明是參照根據本發(fā)明實施例的方法、設備(系統(tǒng))、和計算機程序產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合?？商峁┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執(zhí)行的指令產生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。
這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。
這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行一系列操作步驟以產生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。
盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。
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