一种抗非视距误差的组合定位算法

为解决移动机器人在NLOS 环境下定位系统误差大和稳定性差的问题,提出一种抗NLOS误差的N-CTK组合算法。首先在Chan-Taylor协同算法基础上,融入卡尔曼滤波算法,提出一种CTK组合定位算法,然后基于TDOA测量值构建NLOS误差模型,引入NLOS误差转化因子,融合扩展卡尔曼滤波算法,并结合所提CTK组合算法,最终获得标签的估计值。实验测试表明：LOS环境下误差为6cm时,N-CTK组合算法相比CTK组合算法的累积分布函数提高了13.5%,NLOS环境下误差为15cm时,N-CTK组合算法相比CTK组合算法的累积分布函数提高了55%,定位精度明显提高。     

一种非视距三维超声波室内定位系统研究

目的 针对超声波室内定位系统在非视距定位中精度较低的问题,为减少非视距环境误差与时钟同步等硬件误差,从定位系统整体出发提出一种非视距环境下基于对射式测距的超声波定位系统。 方法 利用差分修正Chan-Taylor 算法结合 Chan 算法与 Taylor 级数展开算法的优势,通过 Chan-Taylor 算法估计空间中已知坐标点并记录其误差信息,以实际坐标为参考点,运用相邻范围内参考点对未知点差分加权,修正该点经 Chan-Taylor 算法的初始估计坐标,得到最终位置。 为简化定位系统复杂度,提高视距环境定位精度,提出改进差分修正 Chan -Taylor 算法,减少初始参考点密度,将符合参考点最小间隔条件的待测点经差分修正后的估计坐标记为新参考点,优化原参考点体系误差信息分布情况。 结果 算法仿真实验结果表明:在非视距环境下,差分修正 Chan-Taylor 算法在不同参考点分布区域的平均误差与 Chan 算法和 Chan-Taylor 算法相比减小 6. 43%到 37. 46%;改进差分修正Chan-Taylor 算法在视距定位中平均定位误差减少至少 11. 15%,均方根误差值 FRMSE 降低 22. 59%。 搭建超声波室内定位系统以验证改进差分修正算法的定位精度,实验结果表明:定位误差范围在 3 ~ 7. 5 cm,其中 90%的误差值小于 6 cm,与 Chan-Taylor 算法相比提高 28. 23%。 结论 该超声波室内定位系统在非视距定位中精度有明显提高,在视距定位中提升较小。 可通过提高 Chan-Taylor 算法精度和改进参考点加权函数以优化定位算法;通过优化超声波接收端信号识别方法,增大发射端信号范围以在硬件方面进一步提升该系统定位精度。     

基于信道特征的超宽带非视距鉴别及定位算法

脉冲超宽带(impulse radio ultra wide band,IR-UWB)测距定位系统中,信号的非视距(non-line-of-sight,NLOS)传播检测及在定位算法中给予误差矫正是提升定位性能的主要方法。为此提出了一种基于信道统计量(channel statistic information,CSI)——峭度(kurtosis,K)和均方根时延扩展(root mean square delay spread,RMS)联合似然比检验(Likelihood ratio test,LRT)区分NLOS状态的算法。该算法首先对IEEE802.15.4a信道的K和RMS的概率分布进行建模,作为标准信道分布;然后对信道的瞬间分布和标准分布的KL散度做LRT检测信道状态。最后利用信道检测结果,提出了一种基于LRT的Taylor(LRT-Taylor)定位算法。仿真结果表明:K和RMS联合的LRT检测法鉴别所有UWB信道环境都有较高的准确率;在移动端(mobile terminal,MT)与锚点(anchor node,AN)间为较复杂的NLOS环境时,LRT-Taylor算法也能获得较高的定位精度。     

削减NLOS误差的UWB室内定位算法

为了解决非视距(non-line of sight, NLOS)环境下超宽带(ultra-wideband, UWB)室内定位精度低的问题,提出一种基于到达时间差(time difference of arrival, TDOA)的UWB室内定位算法来削减NLOS误差,提高定位精度。利用卡尔曼滤波算法,初次估计移动标签节点与各锚节点间的TDOA值;基于TDOA差值进行NLOS误差判别,依据判别结果对受NLOS误差影响的测量值进行视距(line of sight, LOS)重构,并利用仅受LOS误差影响的历史值更新卡尔曼滤波的协方差阵;利用Chan-Taylor算法进行迭代计算,得到最终精确的定位结果。实验结果表明,在LOS环境下,提出的算法能达到分米级的定位精度;在受NLOS影响的环境下,该算法能有效提高定位精度,减小定位误差,具有更好的稳定性。     

一种无线定位非视距误差消除算法研究

在分布式多天线的基础上,提出一种新型非视距误差消除算法,并将其应用于传统的时间到达（time of arrival,TOA）定位。利用含多天线的天线组,测量出导致产生非视距传播的散射体的位置,将这些散射体看作虚拟基站,测量出移动台的坐标,完成无线定位。通过对算法的仿真结果分析表明,该算法能有效地消除非视距误差,比一些传统算法具有更高的定位精度。     

基于非视距鉴别的室内移动节点跟踪算法

NLOS环境是影响室内移动节点跟踪的关键因素之一.为了降低NLOS环境对室内移动节点跟踪的影响,提出一种自适应跟踪滤波算法.该算法首先基于典型室内环境非视距偏置误差的时间变化特性分析,建立修正偏置扩展卡尔曼滤波来估计距离量测中的非视距误差;然后根据估计结果对LOS/NLOS环境进行鉴别;最后联合NLOS鉴别算法和修正偏置扩展卡尔曼滤波建立自适应跟踪滤波算法.数值仿真结果表明,该算法在室内环境具有较好的跟踪精度和较强的自适应性.     

室内非视距环境下基于改进多维标度的优化定位算法

研究了室内非视距环境下无线传感器网络的节点定位问题。在优化估计框架下,首先提出待优化误差函数,并基于改进多维标度(MDS-MAP)方法,分析误差函数中未知变量的耦合关系,最后提出基于改进MDS-MAP的优化定位算法。该算法仅依靠节点间的测距信息进行定位,无需环境先验信息,因此适用于未知、复杂环境下的无线传感器网络。同时该算法无需角度、信号强度等冗余量测信息来辅助定位,对硬件要求较低,从而降低了定位成本。通过仿真比较,所提出的基于改进MDS-MAP的优化定位算法的有效性得以验证。在仿真过程中,采用聚类分析方法对不同基站数目下的节点定位精度进行分析。根据仿真结果,在节约定位成本的前提下,当基站数目达到6个时,能够实现三维空间近似最优定位。     

基于严格残差选择的非视距定位算法

无线传感器网络的移动定位近年来受到越来越多的关注.影响精确定位的一个很重要因素是非视距传播信号的存在,非视距误差使得定位精度严重下降.通过分析非视距测量值残差的特性,提出了一种严格残差选择方法来鉴别距离测量值的状态.首先利用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的线性回归模型获得距离测量值的残差,然后利用严格残差选择来对残差进行筛选,最后利用并行变节点EKF算法完成定位.仿真结果表明提出的算法在非视距情况下的定位效果要优于其他算法,在不同环境下该算法具有更好的鲁棒性和更高的定位精度.     

在非视距环境下数据融合的无线定位算法

从数据融合以及增加测量参数两个不同角度分别介绍了非视距环境下定位的方法.数据融合基于基站选择的方法,通过3层融合得到位置估计,而增加测量参数则是基于经典TDOA/AOA混合定位,在测量方程中加入校正因子,通过逐步迭代的方法逐步减小非视距影响,从而提高定位精度.仿真表明:非视距环境下,增加测量参数的定位精度要高于数据融合,并且方法比较简单.     

基于GPS与超宽带的室内外无缝定位改进算法

结合GPS、惯性导航技术以及超宽带(UWB)技术,提出基于定位信号数量和信号强度的定位方法切换策略.根据切换策略,将伪距测量、Chan-Taylor协同算法以及行人航迹推算算法进行松散组合,得到优化后的定位算法.通过实验验证了切换策略的可行性,优化了室内外交界区域的定位轨迹,为室内外无缝定位技术提供了思路.     

基于质心-Taylor的UWB室内定位算法研究

针对室内环境影响定位精度的非视距传播(non-line-of-sight,NLOS)问题,在对基于到达时间差(time difference of arrival,TDOA)的超宽带(ultra wideband,UWB)室内定位模型和算法进行分析研究的基础上,提出了质心-Taylor混合定位算法。该算法利用对测距误差不敏感的质心算法对目标进行初始粗定位,然后将其作为Taylor级数展开法的迭代初值进行二次精细定位,并动态地将前期定位完毕的节点转化为后续定位过程的参考节点,最大限度地利用不断增加的已知信息,在提高Taylor初值质量的前提下减少预设参考节点数目,降低系统硬件成本。采用MATLAB软件进行了模拟仿真。仿真结果表明,该算法定位性能优越,尤其在NLOS测距误差较大的环境下能有效地提高系统的定位精度。     

A cooperative fast annealing coevolutionary algorithm for protein motif extraction

By integrating the cooperative approach with the fast annealing coevolutionary algorithm (FAEA), a so-called cooperative fast annealing coevolutionary algorithm (CFACA) is presented in this paper for the purpose of solving high-dimensional problems. After the partition of the search space in CFACA, each smaller one is then searched by a separate FAEA. The fitness function is evaluated by combining sub-solutions found by each of the FAEAs. It demonstrates that the CFACA outperforms the FAEA in the domain of function optimization, especially in terms of convergence rate. The current algorithm is also applied to a real optimization problem of protein motif extraction. And a satisfactory result has been obtained with the accuracy of prediction achieving 67.0%, which is in agreement with the result in the PROSITE database.     

Secure localization algorithm based on node cooperative for sensor networks

As to the safety threats faced by sensor networks （SN）, nodes limitations of computation, memory and communication, a secure location algorithm （node cooperative secure localization, NCSL） is presented in this paper. The algorithm takes the improvements of SN location information security as its design targets, utilizing nodes＇ cooperation to build virtual antennae array to communicate and localize, and gains arraying antenna advantage for SN without extra hardware cost, such as reducing multi-path effects, increasing receivers＇ signal to noise ratio and system capa- bility, reducing transmitting power, and so on. Simulations show that the algorithm based on virtual antennae array has good localization ability with a at high accuracy in direction-of-arrival （DOA） estimation, and makes SN capable to resist common malicious attacks, especially wormhole attack, by using the judgment rules for malicious attacks.     

基于改进粒子群算法的分布式电源选址定容优化设计

在分析了分布式电源接入对配电网影响的基础上,针对配电网中的关键问题———分布式电源的选址和定容,进行了优化设计.通过构建包含分布式电源的投资运行费用、环境因素、网损费用的目标函数,并考虑潮流约束、电流约束、电压约束、系统容量约束等条件,搭建了分布式电源的模型,采用一种改进的粒子群算法,设计出了分布式电源所处位置及容量.通过仿真分析计算,验证了该方案的正确性和有效性.     

协作室内定位优化算法

在三角质心定位算法的基础上,将协作的思想利用到室内定位方面.针对待测环境中含有两个待测节点的情况,设计出圆域型优化算法.通过仿真实验验证得出,在误差平均值方面,经过圆域型优化算法优化后的三角质心定位算法相对于传统三角质心算法的定位精度约提高11.62%.在优化误差最大值方面,经过圆域型优化算法优化后的三角质心定位算法相对于传统三角质心算法,误差约减小7.74%.在优化误差最小值方面,经过圆域型优化算法优化后的三角质心定位算法相对于传统三角质心算法,误差约减小22.66%.在优化程度方面,优化程度最高约为28.63%,最低约为0.05%.     

基于局部对称性及灰度统计特征的人眼定位方法

为了兼顾人眼定位方法的准确率和实时性,提出基于局部对称性和灰度统计特征的人眼定位方法。该方法结合了模板匹配与对称变换的思想,利用了人眼灰度统计信息,取得了较好的效果。通过仿真实验表明:算法在满足算法定位准确率的同时,具有较好的实时性,因为其算法复杂度相对于模板匹配法和基于学习的方法大大降低。     

无线网络中最小能量的协作广播算法研究

基于协作传输中的最佳功率分配,提出一种修正的积累递增广播算法(MCIA),该算法允许多个节点同时传输信息到网络中的其它节点,减小广播信息所需的总发送功率.并且给出了分布式MCIA.分布式MCIA仅需要一跳范围内节点的信息,可以自适应决定协作传输节点的数目.仿真结果表明就总的发送功率而言,MCIA优于已有的广播算法.并且,分布式MCIA能够取得近似集中式MCIA的性能.     

无线传感器网络协同定位算法

针对无线传感器网络中基于RSS的定位算法存在的不足,提出一种协同定位算法。该算法包含2个方面：一是引入参考信标节点,以增加节点定位的容错性;二是采用狄克逊(Dixon)检验法剔除异常RSS值,同时引入RSS标准差阈值和学习模型,减小基于RSS的测距误差,有效提高定位精度。通过仿真实验对算法性能进行了评估,结果表明,该算法定位精度得到了有效提高,健壮性和稳定性较好。     

基于多目标粒子群协同算法的状态参数优化

针对铅锌烧结过程综合透气性、烧结终点的优化具有强非线性、计算复杂等特点,提出了一种有效的多目标粒子群协同优化算法。首先,建立了有综合透气性、烧结终点两个目标的优化模型。接着,通过改进的约束比较方法、粒子极值选取方法,以及利用不同的粒子群来分别优化相应的变量,提出了一种改进的多目标粒子群协同优化算法。最后,利用提出的多目标优化算法进行综合透气性、烧结终点的优化。仿真结果表明,所提出的多目标优化算法能较好地解决综合透气性、烧结终点的优化问题。     

普适环境下基于区间值模糊理论的指纹定位算法

定位是普适计算的重要应用之一,但是获取精确的位置上下文信息并非易事.因此,提出了一种基于区间值模糊理论的算法来处理位置上下文信息的不确定性.首先介绍了室内定位系统的大体框架,并探讨了它们的优缺点;然后提出基于区间值模糊理论的定位算法,该算法包括两个阶段:离线阶段建立指纹库和在线阶段进行实时定位;最后,利用室内定位实验来证明算法的精确性.