一種基于進(jìn)化策略的無(wú)線室內(nèi)定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無(wú)線室內(nèi)定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于進(jìn)化策略的無(wú)線定位方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著通信技術(shù)的發(fā)展以及市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，例如森林防火，老人、小孩追蹤，軍事 監(jiān)控，智能交通，物流管理等學(xué)多應(yīng)用，基于位置服務(wù)（LBS)受到越來(lái)越多的關(guān)注。在室外 環(huán)境下，GPS、GSM提供很好的解決方法，而在室內(nèi)環(huán)境下，常用的室外定位方法表現(xiàn)極為不 理想，因而，室內(nèi)定位技術(shù)成為研究熱點(diǎn)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，定位技術(shù)是其核心技術(shù)之 〇
[0003] -般地，根據(jù)是否需要測(cè)量實(shí)際節(jié)點(diǎn)的距離，無(wú)線室內(nèi)定位方法可分成兩種：基于 測(cè)距的定位方法和不基于測(cè)距的定位方法?；跍y(cè)距的定位算法首先要測(cè)量節(jié)點(diǎn)之間的距 離，角度或者其他連接信息，然后進(jìn)行空間位置的定位；基于測(cè)距的定位算法中從用到的測(cè) 距方法有：到達(dá)時(shí)間（TOA)、到達(dá)時(shí)間差（TDOA)、到達(dá)角度（AOA)、接收信號(hào)強(qiáng)度（RSSI)。典 型的定位算法有：三邊定位法，三角定位法，最大似然估計(jì)法等。不基于測(cè)距的定位方法主 要利用節(jié)點(diǎn)間的估計(jì)距離計(jì)算節(jié)點(diǎn)位置，典型的有質(zhì)心算法、DV-Hop算法等。
[0004] 進(jìn)化策略（evolution strategy)通過(guò)模擬生物進(jìn)化過(guò)程來(lái)求解優(yōu)化問(wèn)題的一種 方法，并且進(jìn)化策略將優(yōu)化問(wèn)題的解空間看作由若干個(gè)個(gè)體組成的群體，每一個(gè)解就是一 個(gè)個(gè)體，基于優(yōu)化問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù)來(lái)構(gòu)造問(wèn)題的評(píng)價(jià)函數(shù)，根據(jù)計(jì)算得到的每一個(gè)個(gè)體的 評(píng)價(jià)函數(shù)值即適應(yīng)度值來(lái)選擇淘汰個(gè)體，不斷進(jìn)化直至達(dá)到設(shè)定的終止準(zhǔn)則。進(jìn)化策略算 法已經(jīng)在最優(yōu)化、機(jī)器學(xué)習(xí)以及并行處理等領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
[0005] 進(jìn)化策略的基本流程：
[0006] (1)首先以隨機(jī)方式?jīng)Q定一個(gè)初始群體，即搜索空間中的一組初始解；
[0007] (2)通過(guò)不斷地交叉、變異、選擇操作產(chǎn)生新的群體；
[0008] (3)計(jì)算得到各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)值，根據(jù)適者生存的原理，其中適應(yīng)度大的個(gè)體產(chǎn)生 后代較多，從而使群體在搜索空間中越來(lái)越接近于最優(yōu)的區(qū)域，最終求出最優(yōu)解。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明目的是提供一種基于進(jìn)化策略的，精度高，穩(wěn)定性好的無(wú)線室內(nèi)定位方法。
[0010] 為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明提供的一種基于進(jìn)化策略的無(wú)線室內(nèi)定位方法，涉 及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的參考節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，坐標(biāo)位置已知的節(jié)點(diǎn)稱之為參考節(jié)點(diǎn)，坐 標(biāo)位置未知的節(jié)點(diǎn)稱之為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。測(cè)得移動(dòng)節(jié)點(diǎn)P與它臨近的參考節(jié)點(diǎn)i的距離為： i ^其中上為測(cè)得的距離，屯為實(shí)際在、兩者之間的距離，η是由于外界環(huán)境干擾 而加入的噪聲。這里需要得到三個(gè)以上臨近參考節(jié)點(diǎn)的距離信息，設(shè)目標(biāo)函數(shù)為定位誤差 為：
[0011]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于進(jìn)化策略的無(wú)線室內(nèi)定位方法，其特征在于，定位步驟如下： 步驟一：初始化，通過(guò)任意方式生成y個(gè)個(gè)體組成初始群體。每個(gè)個(gè)體（X，C)內(nèi)包含 11個(gè)\，〇i分量，并給定終止條件e和最大迭代次數(shù)T，e是一個(gè)很接近1又小于1的實(shí) 數(shù)； 步驟二：交叉重組，新個(gè)體的目標(biāo)變量是從兩個(gè)父代個(gè)體中隨機(jī)選取、組合而來(lái)，即從U個(gè)父代個(gè)體中用隨機(jī)的方法任選兩個(gè)個(gè)體：
然后從這兩個(gè)個(gè)體中組合出如下新個(gè)體：
其中q= 1或者2,它以相同的概率針對(duì)i= 1，2，…，n隨機(jī)選??； 步驟三：突變，對(duì)重組后的個(gè)體添加隨機(jī)量，產(chǎn)生新個(gè)體：
其中，4 =t'N(0，1)+tN(0，1)，4服從正態(tài)分布
其中
步驟四：選擇淘汰，計(jì)算每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度函數(shù)值，采用確定型（U+A)-ES挑選策略， 從（ii+A)個(gè)個(gè)體中挑選出適應(yīng)度較小的前y個(gè)組成下一代群體，為進(jìn)一步進(jìn)化做準(zhǔn)備； 步驟五：重復(fù)執(zhí)行步驟二到步驟四，直到滿足終止條件，選擇最優(yōu)各個(gè)作為進(jìn)化過(guò)程的 結(jié)果，最優(yōu)個(gè)體的坐標(biāo)分量即為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的定位坐標(biāo)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于進(jìn)化策略的無(wú)線室內(nèi)定位方法，其特征在于，所述 的適應(yīng)度函數(shù)定義為：.
其中，
表示的是表示的是坐標(biāo)X對(duì)應(yīng)的定位誤 差。
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種基于進(jìn)化策略的無(wú)線室內(nèi)定位方法，其定位步驟如下，步驟一：初始化，通過(guò)任意方式生成μ個(gè)個(gè)體組成初始群體，并給出定終止條件；步驟二：交叉重組，新個(gè)體的目標(biāo)變量是從兩個(gè)父代個(gè)體中隨機(jī)選取、組合而來(lái)，即從μ個(gè)父代個(gè)體中用隨機(jī)的方法任選兩個(gè)個(gè)體，然后從這兩個(gè)個(gè)體中組合出新個(gè)體；步驟三：突變，對(duì)重組后的個(gè)體添加隨機(jī)量，產(chǎn)生新個(gè)體；步驟四：選擇淘汰，計(jì)算每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度，采用確定型(μ+λ)-ES挑選策略，從(μ+λ)個(gè)個(gè)體中挑選出適應(yīng)度較小的前μ個(gè)組成下一代群體，為進(jìn)一步進(jìn)化做準(zhǔn)備；步驟五：重復(fù)執(zhí)行步驟二到步驟四，直到滿足終止條件，選擇最優(yōu)各個(gè)作為進(jìn)化過(guò)程的結(jié)果，最優(yōu)個(gè)體的坐標(biāo)分量即為所求移動(dòng)節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)。
【IPC分類】H04W64-00
【公開號(hào)】CN104581940
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510010624
【發(fā)明人】唐承佩, 張明, 李海良, 劉友檸
【申請(qǐng)人】中山大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月5日