[发明专利]一种基于三边测量定位计算的不确定性分析方法

摘要

一种基于三边测量定位的不确定性分析方法，涉及基于三边测量定位计算过程中的不确定性分析。本发明是为了有效解决三边测量定位计算过程中的不确定性敏感性分析和不确定性综合问题。本发明所述的一种三边测量定位计算的不确定性敏感分析方法，首先构建定位网络，并测量三边定位中各个距离估计的不确定性；然后采用偏微分的方法计算各个不确定性因素的敏感因子，评估各个不确定性因素的不确定性对定位结果的影响程度，为改善通信距离估计精度的方法提供支持；最后对不确定性进行综合，获得三边定位计算结果的不确定度，以此评估定位计算结果的质量，为导航等后续处理方法提供参考和决策信息。

主权项

一种基于三边测量定位计算的不确定性分析方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：步骤一、系统中有4个无线传感器节点，分别为3个定位的锚节点和1个未知节点，它们都具有nanoLoc无线射频收发器，并可以采用双边对等方法测量得到任意两个节点间的距离估计值；步骤二、系统中各个节点进行初始化，未知节点首先建立无线网络，并等待其它节点申请加入网络；步骤三、3个锚节点初始化成功后，分别采用射频收发器扫描发现未知节点建立的无线网络，并通过射频收发器发送网络加入请求数据包，并成功加入该无线网络，如果加入网络成功，则执行步骤四，否则，执行步骤三；步骤四、未知节点通过其无线射频收发器广播定位请求数据包，第i个锚节点收到定位请求数据包后，采用双边对等测距方法，通过与未知节点间的4J次数据包交互，获得第i个锚节点与未知节点间的距离di的J次测量值：{di1,di2,di3,…,dij,…,diJ}，并进行统计计算，将测量值的统计均值di_u作为距离di估计结果，将测量值的统计标准差di_σ作为距离di估计结果的不确定性，其中i为正整数，且1≤i≤3，设定i的初始值为1，j为正整数，且1≤j≤J，J为用户设定的正整数，且50≤J≤150，本发明专利中，J取值100；步骤五、i＝i+1，判断i的值是否大于3，若是，则执行步骤六，否则执行步骤四；步骤六、系统获得了未知节点与三个锚节点间的距离估计结果{d1_u,d2_u,d3_u}，以及它们对应的不确定度{d1_σ,d2_σ,d3_σ}，并结合三个锚节点的坐标：(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，则未知节点的坐标(x，y)按公式(1)进行计算：xy=2(x1-x3)2(y1-y3)2(x2-x3)2(y2-y3)-1x12-x32+y12-y32+(d3_u)2-(d1_u)2x22-x32+y22-y32+(d3_u)2-(d2_u)2=A-1B---(1)]]>其中步骤七、定位计算结果(x，y)的不确定性(x_σ,y_σ)按公式(2)进行计算：x_σy_σ=Σi=13[(∂(A-1B)∂xixi_σ)2+(∂(A-1B)∂yiyi_σ)2+(∂(A-1B)∂(di_u)di_σ)2]---(2)]]>其中i为正整数，且1≤i≤3，和分别为敏感因子，分别表示定位因素xi、yi和di_u对定位结果的影响程度大小，其数值越大，表明影响程度越大，可识别出对定位影响较大的因素，为改善定位精度方法提供重要参考信息，xi_σ和yi_σ分别为第i个锚节点横坐标和纵坐标的标准差，由于本发明中，设定锚节点的位置是精确值，因此xi_σ＝0，yi_σ＝0，其中i为正整数，且1≤i≤3，因此，公式(2)可简化为公式(3)；x_σy_σ=Σi=13(∂(A-1B)∂(di_u)di_σ)2---(3)]]>步骤八、判断定位计算任务是否完成，如果是，执行步骤九，否则，在下一个定位点上，执行步骤四；步骤九、结束三边测量定位及其不确定性分析任务。