doc LANDMARC定位算法的修正与优化 ㊣ 精品文档 值得下载

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首先利用信息求出最近邻居标签,然后根据加权质心算法求解待定位标签的位置坐标。


但算法典型的缺点是由于定位环境影响,信号在传播过程中会发生各种情况的反射衍射和多径效应,这样就造成算法易错选邻居标签。


大量的实验研究表明算法错选邻居标签的概率高达,这样必然使得定位结果误差较大,定位精度降低。


针对此问题本文提出了种算法优化和修正方法,通过理论分析与实验验证,修正与优化后算法的定位精度有明显的提高和改善。


定位算法算法的定位原理及步骤算法作为种基于有源技术的室内定位算法,其基本原理思想是利用标签的信号强度信息找到与待定位标签信号强度值相近的个邻居参考标签,然后利用权重质心法求出待定位标签的位置。


典型的基于算法的定位系统中有若干读写器和参考标签,假设定位系统中有个读写器,个参考标签,个待定收稿日期。


李宝山,教授,主研领域射频识别系统及应用。


岳康,硕士生李宝山等定位算法的修正与优化位标签,且参考标签均按照正方形规则进行布放其定位步骤如下所示。


个读写器分别检测个参考标签的信号强度,形成参考标签到读写器的信号强度矢量,,,其中个读写器分别检测个待定位标签的信号强度,形成待定位标签到读写器的信号强度矢量其中计算待定位标签与参考标签之间的欧几里德距离,,根据近邻算法,找到中个最小值及其对应的参考标签的位置坐标其中求得个参考标签对应的权重系数值。


由权重质心法求得待定位标签的坐标为,,性能分析定位算法并没有将接收到的值转化为距离信息,而是采用位置固定的参考标签来辅助定位,这样就克服了传统的基于测距定位算法的不足。


但传统的定位算法仍然存在着大量的缺点和不足,可总结为以下几点算法的定位精度与参考标签和阅读器的布放密度和布放位置密切相关,过低或过高的密度都不会达到最佳的定位效果最近邻居值的选取是个关键因素定位算法不能很好地克服信号在传播过程中遇到多径,衍射,反射等现象当待定位标签位于参考标签的布放区域边缘时,定位精度明显下降定位时要检测并比较每个参考标签与待定位标签的值并选出个近邻标签,这样使得算法的计算量大大增加大量的实验研究表明,在个邻居标签的选取过程中,定位算法错选邻居标签的概率高达针对上述算法存在的缺点和问题,相关的学者已经错选邻居标签的现象。


由待定位标签初次定位坐标和邻居标签,求修正的邻居标签的坐标。


设为则可求得若则有若则有若则有若则有此时求出修正后的邻居标签坐标。


由修正后邻居标签由加权质心算法求得修正的待定位标签坐标,其中修正后的邻居标签的权重为。


由上式可计算得修正的待定位标签的坐标。


同理,若错选邻居标签为同理采用此方法来修正待定位标签的坐标。


修正算法定位流程开始算法求初次定位坐标求与各邻居标签距离和最大值及对应标签为定位坐标求与其它三个邻居标签距离并求最大值为错选邻居标签为正确邻居标签为定位坐标由修正算法求得修正邻居标签求修正定位坐标结束是是是否否否图修正算法定位流程图改进算法的仿真测试为了验证修正后算法拥有更加优良的定位精度,本实验采用四个读写器和若干个参考标签及待定位标签进行实验环境的搭建。


在参考标签中间布放若干障碍物来模拟非理想环境。


针对各种情况,分析不同的定位结果,并用软件进行定位结果的仿真。


实验结果如下所示。


参考标签以正方形边长为单位为规则布放参考标签正方形布放边长错选邻居标签概率算法修正算法,值不同时算法修正前后其错选邻居标签概率对比。


如下图所示。


图错选邻居标签概率对比图正方形边长取时,随机进行次定位实验,每次定位个标签,算法修正前后平均定位误差对比如表图所示。


李宝山等定位算法的修正与优化表算法修正前后误差比较标签号平均误差算法修正算法图平均误差对比图正方形边长取时,对个不同位置的定位标签进行次定位实验,算法修正前后其累积误差分布如下图所示。


定位误差累积误差分布算法修正算法图累积误差对比图分析上述实验,由图得修正后算法其错选邻居标签的概率比算法有了明显的提高由表和图得修正后算法的定位误差离散度较小,其平均定位误差减小约由图可以看出,修正后算法误差范围集中在,误差小于的概率约为,对比算法其定位稳定性有了很大的提高。


结语是基于有源室内定位系统的经典算法,在算法中最近邻居标签的选取对系统的最终定位精度有较大的影响。


本文针对传统的算法在定位过程中易错选邻居标签的问题,提出了种修正算法。


算法基本原理是根据经典的算法求得定位坐标,然后由初次定位坐标和其与参考标签的几何关系,计算并找出明显出错的邻居标签和修正后的邻居标签,然后进行二次坐标定位求出修正的待测标签位置。


参考文献邱奉美,游晓鹏,李怀忠几种无需测距定位算法定位性能仿真研究计算机仿真,赵刚基于的室内定位算法研究南昌南昌航空大学,闫振强,郭宇,张小瑞种基于的制造车间实时定位算法研究机械设计与制造工程,潘爵雨基于的室内定位技术及其应用研究广州华南理工大学杨辉,蔡坚勇,高杰星基于定位算法复杂度的分区算法改进计算机系统应用,徐辉霞,包建军,谭达克基于的井下定位技术研究工矿自动化,误差算法平均误差最大误差最小误差修正算法计算机应用与软件计算机应用与软件定位算法的修正与优化李宝山岳康内蒙古科技大学信息工程学院包头摘要做为基于技术室内定位的项传统定位算法,在相关定位系统的研究中得到了广泛的应用。


然而在实际的定位和应用过程中,定位算法仍存在着些缺点和不足,针对算法定位过程中错选邻居标签概率较高造成误差较大的情况,提出种基于的修正与优化算法,算法主要通过几何运算比较来排除并校正错选的邻居标签。


实验结果表明,在不同的定位环境条件下,修正与优化后算法其错选邻居标签的概率大大降低,结果使定位误差有了明显的减小。


关键词室内定位算法修正算法中图分类号文献标识码引言基于技术的室内定位算法可分为两大类,基于测距的定位算法和与距离无关的定位算法。


基于测距的定位算法其基本思想是利用信号传播的时间接收信号的角度或强度信息来计算出相关的距离信息,然后通过三边测量法三角测量法最小二乘法或最大似然估计法来计算估计出定位目标的位置。


典型的测距方法有基于信号到达角法,基于信号到达时间法和基于信号到达时间差法以及基于接收信号强度法。


与测距无关的定位算法可分为质心凸规划以及法等。


基于测距的定位算法往往比与测距无关的定位算法具有更高的定位精度,但是由于前者在定位时需要复杂精确的测距及计算,这往往使得定位过程过于复杂,定位的适时性降低,而后者却不需要大量繁琐的测距和计算过程。


算法结合了基于测距和与测距无关的定位算法,首先利用信息求出最近邻居标签,然后根据加权质心算法求解待定位标签的位置坐标。


但算法典型的缺点是由于定位环境影响,信号在传播过程中会发生各种情况的反射衍射和多径效应,这样就造成算法易错选邻居标签。


大量的实验研究表明算法错选邻居标签的概率高达,这样必然使得定位结果误差较大,定位精度降低。


针对此问题本文提出了种算法优化和修正方法,通过理论分析与实验验证,修正与优化后算法的定位精度有明显的提高和改善。


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