一種基于網(wǎng)格劃分的無線網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)作定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于網(wǎng)格劃分的無線網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)作定位方法，步驟一：離線階段；劃分網(wǎng)格：將定位區(qū)域劃分為多個邊長為dgrid的網(wǎng)格；再建立協(xié)作定位指紋庫；協(xié)作定位指紋庫包含網(wǎng)絡(luò)名稱、網(wǎng)格編號、相應權(quán)值、計算順序，該指紋庫以數(shù)組{Nnet，N，An，Norder}T的形式表示；步驟二：在線階段；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)定位結(jié)果，得到所屬網(wǎng)格編號，然后從協(xié)作定位指紋庫中查詢對應網(wǎng)格中相應網(wǎng)絡(luò)的相應權(quán)值，進行協(xié)作定位，最后得出該未知節(jié)點的最終定位測量值。該基于網(wǎng)格劃分的無線網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)作定位方法易于實施，定位精度高。
【專利說明】一種基于網(wǎng)格劃分的無線網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)作定位方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線網(wǎng)絡(luò)定位領(lǐng)域，涉及一種基于網(wǎng)格劃分的無線網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)作定位方法。

【背景技術(shù)】
[0002]無線通信技術(shù)和傳感定位技術(shù)的迅速發(fā)展，使得基于位置信息的服務(Locat1nBased Services, LBS)已無縫地融入人們的日常生活中。提供LBS的前提是使用定位技術(shù)使移動設(shè)備知道自身所處的物理位置。當前，LBS相關(guān)業(yè)務主要包括:車載導航服務、個人問詢服務、緊急求救服務、物流管理、商業(yè)求助服務等等，這些服務已逐步普及和使用，為人們的工作和生活提供了巨大的便利。
[0003]基于位置的服務的基礎(chǔ)是高質(zhì)量地獲取位置信息。目前，定位技術(shù)主要有3類:衛(wèi)星定位技術(shù)、基于網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)和感知定位技術(shù)。衛(wèi)星定位技術(shù)是指利用太空中的人造衛(wèi)星對移動對象進行定位，典型代表是全球定位系統(tǒng)(Global Posit1ning System,GPS)?；诰W(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)是指利用網(wǎng)絡(luò)基站(或者接入點)等基礎(chǔ)設(shè)施對移動對象進行定位。當移動終端被某一網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域感知時，由網(wǎng)絡(luò)基站或控制點計算出該移動終端的位置，例如移動通信網(wǎng)絡(luò)(如GSM，CDMA等)。感知定位技術(shù)指在指定空間內(nèi)部署傳感器，當移動對象進入傳感器的檢測區(qū)域時，則能判定該對象的位置，例如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensor Network, WSN)。
[0004]隨著LBS定位技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展和進步，各個領(lǐng)域?qū)Χㄎ痪鹊囊笠苍絹碓礁摺Ｔ谑彝猸h(huán)境下，全球定位系統(tǒng)以及移動通信網(wǎng)絡(luò)能夠提供高質(zhì)量的服務，然而，受地理環(huán)境的影響，兩者無法保證在室內(nèi)復雜多變環(huán)境中可獲取較高的定位精度。因此，如何在室內(nèi)進行高精度定位仍然是一個亟待解決的問題。
[0005]目前，可提供LBS的網(wǎng)絡(luò)如GSM、GPS、WLAN、WSN等，其定位技術(shù)適用場景、定位誤差、定位延時、能耗等各方面都有著各自的優(yōu)缺點。然而，無論在室內(nèi)還是室外，僅依靠單一的某種定位技術(shù)，很難達到定位精度和范圍的要求。如何進行網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)作定位成為了解決定位問題的一大選擇。
[0006]因此，有必要設(shè)計一種新型的無線網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)作定位方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對存在不同強度的多種網(wǎng)絡(luò)信號的情形下，提供一種適合于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的定位方法，有效提高定位精度，以及網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的可定位率。該基于網(wǎng)格劃分的無線網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)作定位方法易于實施，定位精度高。
[0008]發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0009]一種基于網(wǎng)格劃分的無線網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)作定位方法，包括以下步驟:
[0010]步驟一:離線階段；
[0011]步驟1:劃分網(wǎng)格:
[0012]將定位區(qū)域劃分為多個邊長為dgHd的網(wǎng)格；并給每一個網(wǎng)格賦予網(wǎng)格編號N:
[0013]步驟2:建立協(xié)作定位指紋庫；
[0014]協(xié)作定位指紋庫包含網(wǎng)絡(luò)名稱、網(wǎng)格編號、相應權(quán)值、計算順序，該指紋庫以數(shù)組(Nnet, N, An, NordeJ1的形式表示；其中，Nnet為網(wǎng)絡(luò)名稱，An為編號為N的網(wǎng)格內(nèi)相應網(wǎng)絡(luò)對應的權(quán)值，Norder為協(xié)作定位時的計算順序；
[0015]步驟二:在線階段；
[0016]根據(jù)網(wǎng)絡(luò)定位結(jié)果，得到所屬網(wǎng)格編號，然后從協(xié)作定位指紋庫中查詢對應網(wǎng)格中相應網(wǎng)絡(luò)的相應權(quán)值，進行協(xié)作定位，最后得出該未知節(jié)點的最終定位測量值。
[0017]所述的步驟2中，設(shè)某一網(wǎng)格中存在的網(wǎng)絡(luò)數(shù)為M，M為非負整數(shù)，則有:
[0018](I)當M = O時，說明網(wǎng)格內(nèi)不存在任何網(wǎng)絡(luò)信號，則該網(wǎng)格是不可定位的，該網(wǎng)格內(nèi)不存在指紋；
[0019](2)當M = I時，該網(wǎng)格內(nèi)的定位退化為單一網(wǎng)絡(luò)定位；即指紋庫中對應該網(wǎng)格的指紋只有一條；且該條指紋中的權(quán)值A(chǔ)n和計算順序Ntmto均為I ;
[0020](3)當M = 2時，該網(wǎng)絡(luò)僅存在兩個網(wǎng)絡(luò)，使用融合方法進行定位，得到網(wǎng)格N中的指紋；
[0021](4)當M > 2時，該網(wǎng)格存在M個網(wǎng)絡(luò)，使用擴展的融合方法進行定位，得到網(wǎng)格N中的指紋；
[0022]所述的融合方法如下:
[0023]設(shè)所述的2個網(wǎng)絡(luò)為網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2，網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2的定位結(jié)果分別是(x1; Y1)和(x2，y2)，網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2的誤差分別是rjPr2;網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2的協(xié)作定位結(jié)果為(x，y) = A1=Kx1, Y1)+A2* (x2, y2) 和A2分別是網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2的權(quán)值；

,小 +702 ,


2/
[0024]若滿足不等式I jo ，則表示網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2是


r，(rj + κ )
V2 + JiJ2 ^ —^:-:~ -1
A _ r, A — η
可融合的，有^ ~7，Λ2 — 7~^Γ;
[0025]若不滿足該不等式，說明網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2是不可融合的；有
4 =I1 ^J2=10 C、
[O rI > r2I1 rX > rI
[0026]因此，該網(wǎng)格N中的指紋為2條，分別是:{網(wǎng)絡(luò)1，N, A1,1} t^P {網(wǎng)絡(luò)2，N, A2,1}
T
O
[0027]所述的擴展的融合方法是指在所述的融合方法的基礎(chǔ)上進一步與網(wǎng)格N中的第i個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合，i彡3 ;網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2的定位順序為I ;在網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2完成協(xié)作(包括能融合和不能融合的情況)定位后，實施針對網(wǎng)絡(luò)3的融合步驟:
[0028]首先根據(jù)是否滿足不等式

【權(quán)利要求】
1.一種基于網(wǎng)格劃分的無線網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)作定位方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:離線階段； 步驟1:劃分網(wǎng)格: 將定位區(qū)域劃分為多個邊長為C^id的網(wǎng)格；并給每一個網(wǎng)格賦予網(wǎng)格編號N ;步驟2:建立協(xié)作定位指紋庫； 協(xié)作定位指紋庫包含網(wǎng)絡(luò)名稱、網(wǎng)格編號、相應權(quán)值、計算順序，該指紋庫以數(shù)組{Nnrt，N, An, NorderIτ的形式表示；其中，Nnrt為網(wǎng)絡(luò)名稱，AnS編號為N的網(wǎng)格內(nèi)相應網(wǎng)絡(luò)對應的權(quán)值，Norder為協(xié)作定位時的計算順序； 步驟二:在線階段； 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)定位結(jié)果，得到所屬網(wǎng)格編號，然后從協(xié)作定位指紋庫中查詢對應網(wǎng)格中相應網(wǎng)絡(luò)的相應權(quán)值，進行協(xié)作定位，最后得出該未知節(jié)點的最終定位測量值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)格劃分的無線網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)作定位方法，其特征在于， 所述的步驟2中，設(shè)某一網(wǎng)格中存在的網(wǎng)絡(luò)數(shù)為M，M為非負整數(shù)，則有: (1)當M= O時,說明網(wǎng)格內(nèi)不存在任何網(wǎng)絡(luò)彳目號，則該網(wǎng)格是不可定位的，該網(wǎng)格內(nèi)不存在指紋； (2)當M=I時，該網(wǎng)格內(nèi)的定位退化為單一網(wǎng)絡(luò)定位；即指紋庫中對應該網(wǎng)格的指紋只有一條；且該條指紋中的權(quán)值A(chǔ)n和計算順序Ntmto均為I ; (3)當M=2時，該網(wǎng)絡(luò)僅存在兩個網(wǎng)絡(luò)，使用融合方法進行定位，得到網(wǎng)格N中的指紋； (4)當Μ>2時，該網(wǎng)格存在M個網(wǎng)絡(luò)，使用擴展的融合方法進行定位，得到網(wǎng)格N中的指紋； 所述的融合方法如下: 設(shè)所述的2個網(wǎng)絡(luò)為網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2，網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2的定位結(jié)果分別是(Xl，Yl)和(x2y2)，網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2的誤差分別是rjPr2;網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2的協(xié)作定位結(jié)果為(x，y)=A1* (x1； Y1)+A2* (x2, y2).Α和A2分別是網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2的權(quán)值；,小 +?02 ,
'i +V1J2 < & -1 若滿足不等式I j2 ? ，則表示網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2是可融 + J1J, ^ ——-~ — I
I27I A — hA — Γ1■，有 4-^il rx <r2 若不滿足該不等式，說明網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2是不可融合的；有< =<，L0 rI > rI
因此，該網(wǎng)格N中的指紋為2條，分別是:{網(wǎng)絡(luò)1，N，S1；l}TiP {網(wǎng)絡(luò)2，N，A2，1}t。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)格劃分的無線網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)作定位方法，其特征在于，所述的擴展的融合方法是指在所述的融合方法的基礎(chǔ)上進一步與網(wǎng)格N中的第i個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合，i ≥ 3 ;網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2的定位順序為I ;在網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2完成協(xié)作定位后，實施針對網(wǎng)絡(luò)3的融合步驟: 首先根據(jù)是否滿足不等式
判斷前2個網(wǎng)絡(luò) 是否能與網(wǎng)絡(luò)3融合； 式中，(x/，y/ )表示網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2根據(jù)所述融合方法綜合后的坐標；(x3, 1?)表示網(wǎng)絡(luò)3的定位坐標；iV是網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2在網(wǎng)格N中的定位誤差；r3為網(wǎng)絡(luò)3的定位誤差；網(wǎng)絡(luò)3的協(xié)作定位順序為2 ；








若滿足不等式2，則網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2能與網(wǎng)絡(luò)3能融合，則網(wǎng)絡(luò)3的權(quán)值為；
網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2協(xié)作定位后的權(quán)值為
，網(wǎng)絡(luò)3的權(quán)值
若不滿足不等式2，則表示網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2不能與網(wǎng)絡(luò)3融合，有
則網(wǎng)絡(luò)1、網(wǎng)絡(luò)2和網(wǎng)絡(luò)3共同定位的結(jié)果為 (Xj)=A3' =Kx3' , y3; )+A3*(x3, y3); 網(wǎng)絡(luò)3對應的指紋為{網(wǎng)絡(luò)3，N, A3, 2}τ ； 若還有第4個網(wǎng)絡(luò)，則在網(wǎng)絡(luò)1-3融合定位的基礎(chǔ)上進一步與第4個網(wǎng)絡(luò)融合，以此類推，直到網(wǎng)格N中的所有的網(wǎng)絡(luò)都參與了融合操作，并最終得到網(wǎng)格N中的所有的指紋； 最終的定位值為(X，y) =A/ *(x/ , yM/ )+Am*(xm, yM), M ≥ 4,其中 A/ 和(x/ ,y/ )分別是前M-1個網(wǎng)絡(luò)協(xié)作定位的權(quán)值和定位值，Am和(xM，yM)分別是網(wǎng)絡(luò)M的權(quán)值和定位值； 在在線階段，對于網(wǎng)格N中的定位過程是基于所述的指紋獲取計算參數(shù)，再根據(jù)M的值計算得到最終的定位值: 當M = 1，最終的定位值就是網(wǎng)絡(luò)I的定位值(Xl，Y1)； 當M = 2，最終的定位值就是網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)2的協(xié)作定位值 (X, y) = A1* (x1； Y1)+A2* (x2, j2)； 當M = 3，最終的定位值就是網(wǎng)絡(luò)1-2的協(xié)作定位值 (Xj)=A3' =Kx3' , y3; )+A3*(x3, y3); 當M > 4，最終的定位值就是網(wǎng)絡(luò)1-M的協(xié)作定位值 (x, y) = Am/ *(x/ , yM/ )+Am* (xM, yM)。
【文檔編號】H04W64/00GK104135766SQ201410364592
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】羅娟, 賀贊貽, 潘璆, 劉宇 申請人:湖南大學