基于最小二乘测距定位算法信标最优部署模型.pdf

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1、第３６卷第３期计算机学报Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．３２０１３年３月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＯＭＰＵＴＥＲＳＭａｒ．２０１３基于最小二乘测距定位算法信标最优部署模型刘书静１）１）１）１）２）罗海勇吴彬刘晓明赵方１）（中国科学院计算技术研究所移动计算与新型终端重点实验室北京１００１９０）２）（北京邮电大学软件学院北京１００８７６）摘要无线定位系统的信标部署方案对未知节点的定位性能有着重要影响．文中基于线性最小二乘定位算法的定位误差上界（该上界与信标部署拓扑结构和信标测距误差相关），首次演绎推导出矩形区域内信标最优部署模型以及信标数为３，４，５

2、，６的最优部署拓扑．实验结果表明，采用文中所提的最优部署策略获得的平均定位精度比其它优化信标部署方案提高５％～３５％．关键词无线定位；最小二乘；信标部署；Ｍｏｏｒｅ－Ｐｅｎｒｏｓｅ伪逆矩阵；物联网中图法分类号ＴＰ３９３ＤＯＩ号１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０１６．２０１３．００５４６ＯｐｔｉｍａｌＬａｎｄｍａｒｋＤｅｐｌｏｙｍｅｎｔＰａｔｔｅｒｎｓｆｏｒＲａｎｇｅ－ＢａｓｅｄＬｅａｓｔＳｑｕａｒｅｓＬｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ１）１）１）１）２）ＬＩＵＳｈｕ－ＪｉｎｇＬＵＯＨａｉ－ＹｏｎｇＷＵＢｉｎＬＩＵＸｉａｏ－ＭｉｎｇＺＨＡＯＦａｎｇ１）（Ｂ

3、ｅｉｊｉｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｏｂｉｌｅＣｏｍｐｕｔｉｎｇａｎｄＰｅｒｖａｓｉｖｅＤｅｖｉｃｅ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０）２）（ＳｃｈｏｏｌｏｆＳｏｆｔｗａｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７６）ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎａｗｉｒｅｌｅｓｓｌｏｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｌａｎｄｍａｒｋｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｐａ

4、ｔｔｅｒｎｓｅｒｉｏｕｓｌｙａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｕｎｋｎｏｗｎｎｏｄｅｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｕｐｐｅｒｂｏｕｎｄｏｆｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｕｓｉｎｇｔｈｅｌｉｎｅａｒｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｗｈｉｃｈｒｅｆｌｅｃｔｓｔｈｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆａｎｃｈｏｒｎｏｄｅｓａｓｗｅｌｌａｓｒａｎｇｉｎｇｅｒｒｏｒｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅａｎｃｈｏｒｎｏｄｅｓａｎｄｕｎｋｎｏｗｎｎｏｄｅｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｆｏｒｔｈｅｆｉｒｓｔｔｉｍｅ，ｄｅｄｕｃｅｓｔｈｅｏ

5、ｐｔｉｍａｌｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｐａｔｔｅｒｎｉｎｔｈｅｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒａｒｅａ，ａｎｄｇｉｖｅｓｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｏｐｔｉｍａｌｔｏｐｏｌｏｇｙｗｉｔｈ３，４，５，６ａｎｃｈｏｒｎｏｄｅｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｅｘｔｅｎｓｉｖｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｏｕｔｐｅｒｆｏｒｍｏｔｈｅｒｏｐｔｉｍｉｚｅｄｌａｎｄｍａｒｋｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｐａｔｔｅｒｎｓｗｉｔｈ５％～３５％ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ．Ｋｅ

6、ｙｗｏｒｄｓｗｉｒｅｌｅｓｓｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ；ｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓ；ｌａｎｄｍａｒｋｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ；ｍｏｏｒｅ－ｐｅｎｒｏｓｅｐｓｅｕｄｏ－ｉｎｖｅｒｓｅ；ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ无线定位技术及基于位置的服务（Ｌｏｃａｔｉｏｎ－Ｂａｓｅｄ１引言Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，ＬＢＳ）目前得到学术界的广泛关注．以全球定位系统（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ，ＧＰＳ）为代表作为物联网的核心支撑技术及重要应用之一，的卫星定位技术尽管已能在室外开阔环境提供高精收稿日期：２０１２－０２－１０；最终修改稿收到日期：２０１２－

7、０９－２５．本课题得到国家自然科学基金（６０９７３１１０）、北京市自然科学基金（４１０２０５９）、“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项（２０１０ＺＸ０３００６－００２－０３，２０１１ＺＸ０３００５－００５）、广东省中国科学院全面战略合作项目（２０１１Ａ０９０１０００１６）、江苏省科技支撑计划项目（ＢＥ２０１００１７）、国家物联网发展专项资金项目（物专［２０１１］合同０５号）、天津市滨海新区科技小巨人成长计划项目（２０１１－ＸＪＲ１２００９）资助．刘书静，女，１９８７年生，硕士研究生，主要研究方向为无线传感器网络、无线定位．Ｅ－ｍａｉ

8、ｌ：ｌｓｊ＿ｉｃｔ＠１６３．ｃｏｍ．罗海勇，男，１９６７年生，博士，高级工程师，主要研究方向为无线传感器网络、嵌入式系统、多媒体技术．吴彬，男，１９８９年生，硕士研究生，主要研究