一种无锚节点的协同定位算法
2023年电子技术应用第5期
张毅，袁玲
（重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065）
摘要：为了解决无锚节点协同定位过程中累积误差的传播问题，提出了一种基于mesh网络改进的map-growing算法。该算法首先通过推导参考节点与待测节点的定位误差估计值，提出了基于几何的虚拟锚节点共线度表达式；再根据多条件约束确定了虚拟参考节点建立相对参考坐标系，并实现了最优节点集定位；最后引入节点不确定度实现节点升级策略，控制迭代定位过程中累积误差的扩散。在不同节点分布场景下的仿真结果表明，所提算法有效的缓解了协同定位过程中的累积误差，取得了较好的定位性能。
中图分类号：TN98
文献标志码：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223680
中文引用格式：张毅，袁玲. 一种无锚节点的协同定位算法[J]. 电子技术应用，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.
文献标志码：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223680
中文引用格式：张毅，袁玲. 一种无锚节点的协同定位算法[J]. 电子技术应用，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
随着物联网各行业的快速发展，定位市场也呈现出了高速增长的趋势。但由于无线定位环境的随机性与不可靠性，往往会存在多径效应、非视距误差和锚节点数量不足等情况，导致定位误差较大甚至是无法进行定位。与传统定位不同，协同定位是基于mesh网络节点间以动态和非分层的方式进行多对多数据传输的特点展开实现的，并且定位节点在完成自身定位后可以升级为锚节点去辅助邻居节点定位。因此，协同定位的网络部署灵活多变不受定位环境限制，可以在室内协同救援、儿童人员管理和资产定位管理等多方面得到实际应用。
但在协同定位过程中，虚拟锚节点的位置不确定性会导致定位误差随迭代次数的增加而不断累积，从而产生了巨大的累积误差。研究者对减轻累积误差的方法展开了深入研究，文献[3]提出了一种基于锚节点几何特征的误差控制机制来选择参与定位的节点，并通过估计定位节点的置信度减少累积误差的扩散。文献[4]通过多次选择邻居锚节点实现三边定位避免共线问题，并利用锚节点选择策略对候选位置进行筛选实现了改进的三边定位算法，仿真结果表明，对缓解误差传播取得了较好的效果。
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作者信息：
张毅，袁玲
（重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065）
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