一种基于网格划分的无线网络间的协作定位方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于网格划分的无线网络间的协作定位方法，步骤一：离线阶段；划分网格：将定位区域划分为多个边长为dgrid的网格；再建立协作定位指纹库；协作定位指纹库包含网络名称、网格编号、相应权值、计算顺序，该指纹库以数组{Nnet，N，An，Norder}T的形式表示；步骤二：在线阶段；根据网络定位结果，得到所属网格编号，然后从协作定位指纹库中查询对应网格中相应网络的相应权值，进行协作定位，最后得出该未知节点的最终定位测量值。该基于网格划分的无线网络间的协作定位方法易于实施，定位精度高。
【专利说明】一种基于网格划分的无线网络间的协作定位方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无线网络定位领域，涉及一种基于网格划分的无线网络间的协作定位方法。
【背景技术】
[0002]无线通信技术和传感定位技术的迅速发展，使得基于位置信息的服务(Locat1nBased Services, LBS)已无缝地融入人们的日常生活中。提供LBS的前提是使用定位技术使移动设备知道自身所处的物理位置。当前，LBS相关业务主要包括:车载导航服务、个人问询服务、紧急求救服务、物流管理、商业求助服务等等，这些服务已逐步普及和使用，为人们的工作和生活提供了巨大的便利。
[0003]基于位置的服务的基础是高质量地获取位置信息。目前，定位技术主要有3类:卫星定位技术、基于网络的定位技术和感知定位技术。卫星定位技术是指利用太空中的人造卫星对移动对象进行定位，典型代表是全球定位系统(Global Posit1ning System,GPS)。基于网络的定位技术是指利用网络基站(或者接入点)等基础设施对移动对象进行定位。当移动终端被某一网络覆盖区域感知时，由网络基站或控制点计算出该移动终端的位置，例如移动通信网络(如GSM，CDMA等)。感知定位技术指在指定空间内部署传感器，当移动对象进入传感器的检测区域时，则能判定该对象的位置，例如无线传感器网络(WirelessSensor Network, WSN)。
[0004]随着LBS定位技术的继续发展和进步，各个领域对定位精度的要求也越来越高。在室外环境下，全球定位系统以及移动通信网络能够提供高质量的服务，然而，受地理环境的影响，两者无法保证在室内复杂多变环境中可获取较高的定位精度。因此，如何在室内进行高精度定位仍然是一个亟待解决的问题。
[0005]目前，可提供LBS的网络如GSM、GPS、WLAN、WSN等，其定位技术适用场景、定位误差、定位延时、能耗等各方面都有着各自的优缺点。然而，无论在室内还是室外，仅依靠单一的某种定位技术，很难达到定位精度和范围的要求。如何进行网络间的协作定位成为了解决定位问题的一大选择。
[0006]因此，有必要设计一种新型的无线网络间的协作定位方法。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是，针对存在不同强度的多种网络信号的情形下，提供一种适合于异构网络的定位方法，有效提高定位精度，以及网络覆盖区域的可定位率。该基于网格划分的无线网络间的协作定位方法易于实施，定位精度高。
[0008]发明的技术解决方案如下:
[0009]一种基于网格划分的无线网络间的协作定位方法，包括以下步骤:
[0010]步骤一:离线阶段；
[0011]步骤1:划分网格:
[0012]将定位区域划分为多个边长为dgHd的网格；并给每一个网格赋予网格编号N:
[0013]步骤2:建立协作定位指纹库；
[0014]协作定位指纹库包含网络名称、网格编号、相应权值、计算顺序，该指纹库以数组(Nnet, N, An, NordeJ1的形式表示；其中，Nnet为网络名称，An为编号为N的网格内相应网络对应的权值，Norder为协作定位时的计算顺序；
[0015]步骤二:在线阶段；
[0016]根据网络定位结果，得到所属网格编号，然后从协作定位指纹库中查询对应网格中相应网络的相应权值，进行协作定位，最后得出该未知节点的最终定位测量值。
[0017]所述的步骤2中，设某一网格中存在的网络数为M，M为非负整数，则有:
[0018](I)当M = O时，说明网格内不存在任何网络信号，则该网格是不可定位的，该网格内不存在指纹；
[0019](2)当M = I时，该网格内的定位退化为单一网络定位；即指纹库中对应该网格的指纹只有一条；且该条指纹中的权值An和计算顺序Ntmto均为I ;
[0020](3)当M = 2时，该网络仅存在两个网络，使用融合方法进行定位，得到网格N中的指纹；
[0021](4)当M > 2时，该网格存在M个网络，使用扩展的融合方法进行定位，得到网格N中的指纹；
[0022]所述的融合方法如下:
[0023]设所述的2个网络为网络I和网络2，网络I和网络2的定位结果分别是(x1; Y1)和(x2，y2)，网络I和网络2的误差分别是rjPr2;网络I和网络2的协作定位结果为(x，y) = A1=Kx1, Y1)+A2* (x2, y2) 和A2分别是网络I和网络2的权值；
,小 +702 ,
2/
[0024]若满足不等式I jo ，则表示网络I和网络2是
r，(rj + κ )
V2 + JiJ2 ^ —^:-:~ -1
A _ r, A — η
可融合的，有^ ~7，Λ2 — 7~^Γ;
[0025]若不满足该不等式，说明网络I和网络2是不可融合的；有
4 =I1 ^J2=10 C、
[O rI > r2I1 rX > rI
[0026]因此，该网格N中的指纹为2条，分别是:{网络1，N, A1,1} t^P {网络2，N, A2,1}
T
O
[0027]所述的扩展的融合方法是指在所述的融合方法的基础上进一步与网格N中的第i个网络数据融合，i彡3 ;网络I和网络2的定位顺序为I ;在网络I和网络2完成协作(包括能融合和不能融合的情况)定位后，实施针对网络3的融合步骤:
[0028]首先根据是否满足不等式
【权利要求】
1.一种基于网格划分的无线网络间的协作定位方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:离线阶段； 步骤1:划分网格: 将定位区域划分为多个边长为C^id的网格；并给每一个网格赋予网格编号N ;步骤2:建立协作定位指纹库； 协作定位指纹库包含网络名称、网格编号、相应权值、计算顺序，该指纹库以数组{Nnrt，N, An, NorderIτ的形式表示；其中，Nnrt为网络名称，AnS编号为N的网格内相应网络对应的权值，Norder为协作定位时的计算顺序； 步骤二:在线阶段； 根据网络定位结果，得到所属网格编号，然后从协作定位指纹库中查询对应网格中相应网络的相应权值，进行协作定位，最后得出该未知节点的最终定位测量值。
2.根据权利要求1所述的基于网格划分的无线网络间的协作定位方法，其特征在于， 所述的步骤2中，设某一网格中存在的网络数为M，M为非负整数，则有: (1)当M= O时,说明网格内不存在任何网络彳目号，则该网格是不可定位的，该网格内不存在指纹； (2)当M=I时，该网格内的定位退化为单一网络定位；即指纹库中对应该网格的指纹只有一条；且该条指纹中的权值An和计算顺序Ntmto均为I ; (3)当M=2时，该网络仅存在两个网络，使用融合方法进行定位，得到网格N中的指纹； (4)当Μ>2时，该网格存在M个网络，使用扩展的融合方法进行定位，得到网格N中的指纹； 所述的融合方法如下: 设所述的2个网络为网络I和网络2，网络I和网络2的定位结果分别是(Xl，Yl)和(x2y2)，网络I和网络2的误差分别是rjPr2;网络I和网络2的协作定位结果为(x，y)=A1* (x1； Y1)+A2* (x2, y2).Α和A2分别是网络I和网络2的权值；,小 +?02 ,
'i +V1J2 < & -1 若满足不等式I j2 ? ，则表示网络I和网络2是可融 + J1J, ^ ——-~ — I
I27I A — hA — Γ1■，有 4-^il rx <r2 若不满足该不等式，说明网络I和网络2是不可融合的；有< =<，L0 rI > rI
因此，该网格N中的指纹为2条，分别是:{网络1，N，S1；l}TiP {网络2，N，A2，1}t。
3.根据权利要求1所述的基于网格划分的无线网络间的协作定位方法，其特征在于，所述的扩展的融合方法是指在所述的融合方法的基础上进一步与网格N中的第i个网络数据融合，i ≥ 3 ;网络I和网络2的定位顺序为I ;在网络I和网络2完成协作定位后，实施针对网络3的融合步骤: 首先根据是否满足不等式
判断前2个网络 是否能与网络3融合； 式中，(x/，y/ )表示网络I和网络2根据所述融合方法综合后的坐标；(x3, 1?)表示网络3的定位坐标；iV是网络I和网络2在网格N中的定位误差；r3为网络3的定位误差；网络3的协作定位顺序为2 ；
若满足不等式2，则网络I和网络2能与网络3能融合，则网络3的权值为；
网络I和网络2协作定位后的权值为
，网络3的权值
若不满足不等式2，则表示网络I和网络2不能与网络3融合，有
则网络1、网络2和网络3共同定位的结果为 (Xj)=A3' =Kx3' , y3; )+A3*(x3, y3); 网络3对应的指纹为{网络3，N, A3, 2}τ ； 若还有第4个网络，则在网络1-3融合定位的基础上进一步与第4个网络融合，以此类推，直到网格N中的所有的网络都参与了融合操作，并最终得到网格N中的所有的指纹； 最终的定位值为(X，y) =A/ *(x/ , yM/ )+Am*(xm, yM), M ≥ 4,其中 A/ 和(x/ ,y/ )分别是前M-1个网络协作定位的权值和定位值，Am和(xM，yM)分别是网络M的权值和定位值； 在在线阶段，对于网格N中的定位过程是基于所述的指纹获取计算参数，再根据M的值计算得到最终的定位值: 当M = 1，最终的定位值就是网络I的定位值(Xl，Y1)； 当M = 2，最终的定位值就是网络I和网络2的协作定位值 (X, y) = A1* (x1； Y1)+A2* (x2, j2)； 当M = 3，最终的定位值就是网络1-2的协作定位值 (Xj)=A3' =Kx3' , y3; )+A3*(x3, y3); 当M > 4，最终的定位值就是网络1-M的协作定位值 (x, y) = Am/ *(x/ , yM/ )+Am* (xM, yM)。
【文档编号】H04W64/00GK104135766SQ201410364592
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】罗娟, 贺赞贻, 潘璆, 刘宇 申请人:湖南大学