张文华,于洁潇*,刘开华,赵 宇

(1.天津大学电气自动化与信息工程学院,天津 300072;2.天津大学微电子学院,天津 300072)

联合TDOA-AOA无线传感器网络半定规划定位算法研究*

张文华1,于洁潇1*,刘开华2,赵 宇1

(1.天津大学电气自动化与信息工程学院,天津 300072;2.天津大学微电子学院,天津 300072)

在无线传感器网络定位中,TDOA和AOA联合定位可有效利用多种位置信息提高定位精度。由于传统联合加权最小二乘(WLS)的目标函数非线性,在应用于无线传感器网络定位时,会产生多个局部最优解。因此,针对该问题本文将约束加权最小二乘问题转化为二次约束二次规划问题,之后通过引入半定松弛(SDR)方法将联合定位问题转换为低复杂度的半定规划问题(SDP),进而寻找全局最优解。并且针对实际应用中参考节点带误差的情形分析和推导了定位算法。与已有算法相比,提出的算法在参考节点无误差和有误差时都有更高的精度。此外,提出的SDP算法还能够实现只有两个参考节点下的目标定位。

无线传感器网络;目标定位;到达时间差;到达角度;半定规划

由于无线传感器网络(WSNs)在无线通信,室内定位和水声传感器网络(UASN)[1]等领域的重要应用,精确的无线传感器网络定位算法近年来受到了广泛的关注。针对接收信号的不同特征参数,基于测距的定位方法主要有RSS(Received Signal Strength)[2],TOA(Time Of Arrival)[3],TDOA(Time Difference Of Arrival)[4]和AOA(Angle Of Arrival)[5-6]4种方法。对于不同的定位场景和精度要求可以选择相应的定位算法。然而,在非视距(NLOS)或参考节点有限的复杂环境下,使用上述算法之一与精确定位的要求相去甚远。……