本發(fā)明涉及無線定位中的距離估計結(jié)果及其在線評估技術(shù)。

背景技術(shù)：

高精度的無線定位技術(shù)為諸多無線通信應(yīng)用提供重要的位置信息，而無線定位技術(shù)的精度在很大程度上取決于距離估計的精度。而實(shí)際無線定位環(huán)境中，由于噪聲、測量誤差和非視距傳輸?shù)挠绊懀瑢?dǎo)致通信距離的估計存在誤差，降低了實(shí)際無線定位的精度。目前缺乏有效的通信距離估計評估方法，不能為后續(xù)的定位計算提供重要的先驗(yàn)知識。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決實(shí)際距離估計中的不確定性對距離估計結(jié)果的負(fù)面影響問題，提供一種nanoLOC無線通信距離估計及其在線評估方法。

本發(fā)明所述的一種nanoLOC無線通信距離估計及其在線評估方法包括以下步驟：

步驟一、錨節(jié)點(diǎn)初始化后，建立一個無線局域網(wǎng)絡(luò)，并允許其它無線通信節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)；未知節(jié)點(diǎn)上電初始化后，申請并成功加入錨節(jié)點(diǎn)建立的無線網(wǎng)絡(luò)；

步驟二、未知節(jié)點(diǎn)通過其nanoLOC無線收發(fā)器向錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送測距請求數(shù)據(jù)包，未知節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)按照雙邊對等測距流程，獲得當(dāng)前 通信距離測量值d_i，其中i為序號，且i為正整數(shù)；

步驟三、未知節(jié)點(diǎn)連續(xù)測量的通信距離值構(gòu)成通信距離測量值序列，采用滑動窗口的處理策略，滑動窗口寬度為w，其中w為正整數(shù)，且w≥2，本發(fā)明中w取值4；

步驟四、當(dāng)前時刻為t，t為正整數(shù)，當(dāng)前通信距離測量值為d_t，則當(dāng)前滑動窗口為W＝{d_t-w+1,d_t-w+2,d_t-w+3,…,d_i,…,d_t}，其中d_i為不同時刻估計得到的通信距離測量值，i為距離估計值序號，且t-w+1≤i≤t；

步驟五、在不斷測量的同時，未知節(jié)點(diǎn)對W內(nèi)的通信距離測量值序列進(jìn)行滑動濾波處理：如果當(dāng)前滑動窗口W內(nèi)的數(shù)據(jù)個數(shù)n小于w，滑動平均值否則，滑動平均值因而形成滑動平均后的滑動窗口序列其中n為正整數(shù)，滑動平均后得到的滑動窗口序列W′的寬度也設(shè)定為w；

步驟六、未知節(jié)點(diǎn)對滑動窗口W′內(nèi)的通信距離測量值進(jìn)行統(tǒng)計計算，得到其統(tǒng)計均值u和統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)差σ；將統(tǒng)計均值u作為當(dāng)前通信距離估計值，統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)差σ作為當(dāng)前通信距離估計的質(zhì)量評估指標(biāo)：σ值越小，表示通信距離估計值相對于其統(tǒng)計均值u的離散程度較小，表明其估計質(zhì)量較高，并實(shí)時輸出通信距離估計結(jié)果及其質(zhì)量評估參數(shù)；

步驟七、未知節(jié)點(diǎn)判斷是否完成預(yù)期的通信距離估計任務(wù)，若是，則執(zhí)行步驟八，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟二至步驟七，實(shí)現(xiàn)后續(xù)的通信距離 估計及其在線評估；

步驟八、停止通信距離估計及其在線評估。

附圖說明

圖1為一種nanoLOC無線通信距離估計及其在線評估方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式是一種nanoLOC無線通信距離估計及其在線評估方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，系統(tǒng)中的未知節(jié)點(diǎn)是位置信息未知，要定位的節(jié)點(diǎn)；錨節(jié)點(diǎn)是位置信息已知的節(jié)點(diǎn)；它們都具有NanoLOC無線電收發(fā)器，可以測量錨節(jié)點(diǎn)和未知節(jié)點(diǎn)間的距離。系統(tǒng)中包括一個未知節(jié)點(diǎn)和一個錨節(jié)點(diǎn)。

具體實(shí)施方式二：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的一種nanoLOC無線通信距離估計及其在線評估方法包括以下步驟：

步驟一、錨節(jié)點(diǎn)初始化后，建立一個無線局域網(wǎng)絡(luò)，并允許其它無線通信節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)；未知節(jié)點(diǎn)上電初始化后，申請并成功加入錨節(jié)點(diǎn)建立的無線網(wǎng)絡(luò)；

步驟二、未知節(jié)點(diǎn)通過其nanoLOC無線收發(fā)器向錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送測距請求數(shù)據(jù)包，未知節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)按照雙邊對等測距流程，獲得當(dāng)前通信距離測量值d_i，其中i為序號，且i為正整數(shù)；

步驟三、未知節(jié)點(diǎn)連續(xù)測量的通信距離值構(gòu)成通信距離測量值序列，采用滑動窗口的處理策略，滑動窗口寬度為w，其中w為正整數(shù)，且w≥2，本發(fā)明中w取值4；

步驟四、當(dāng)前時刻為t，t為正整數(shù)，當(dāng)前通信距離測量值為d_t， 則當(dāng)前滑動窗口為W＝{d_t-w+1,d_t-w+2,d_t-w+3,…,d_i,…,d_t}，其中d_i為不同時刻估計得到的通信距離測量值，i為距離估計值序號，且t-w+1≤i≤t；

步驟五、在不斷測量的同時，未知節(jié)點(diǎn)對W內(nèi)的通信距離測量值序列進(jìn)行滑動濾波處理：如果當(dāng)前滑動窗口W內(nèi)的數(shù)據(jù)個數(shù)n小于w，滑動平均值否則，滑動平均值因而形成滑動平均后的滑動窗口序列其中n為正整數(shù)，滑動平均后得到的滑動窗口序列W′的寬度也設(shè)定為w；

步驟六、未知節(jié)點(diǎn)對滑動窗口W′內(nèi)的通信距離測量值進(jìn)行統(tǒng)計計算，得到其統(tǒng)計均值u和統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)差σ；將統(tǒng)計均值u作為當(dāng)前通信距離估計值，統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)差σ作為當(dāng)前通信距離估計的質(zhì)量評估指標(biāo)：σ值越小，表示通信距離估計值相對于其統(tǒng)計均值u的離散程度較小，表明其估計質(zhì)量較高，并實(shí)時輸出通信距離估計結(jié)果及其質(zhì)量評估參數(shù)；

步驟七、未知節(jié)點(diǎn)判斷是否完成預(yù)期的通信距離估計任務(wù)，若是，則執(zhí)行步驟八，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟二至步驟七，實(shí)現(xiàn)后續(xù)的通信距離估計及其在線評估；

步驟八、停止通信距離估計及其在線評估。

具體實(shí)施方案三，本實(shí)施方式是對具體實(shí)施方式二所述的一種nanoLOC無線通信距離估計及其在線評估方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，采用滑動窗口策略，實(shí)現(xiàn)對通信距離測量的在線處理，包 括滑動評估和統(tǒng)計計算，實(shí)現(xiàn)通信距離高精度估計及其質(zhì)量評估，為動態(tài)定位提供支持。

具體實(shí)施方案四，本實(shí)施方式是對具體實(shí)施方式二所述的一種nanoLOC無線通信距離估計及其在線評估方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，采用滑動平均方法，減小通信距離估計過程中的誤差對通信距離估計的不良影響。

具體實(shí)施方案五，本實(shí)施方式是對具體實(shí)施方式二所述的一種nanoLOC無線通信距離估計及其在線評估方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，步驟六作進(jìn)一步說明，其特征在于統(tǒng)計均值u和統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)差σ按照如下計算公式進(jìn)行計算：

其中，n為滑動窗口W′內(nèi)的數(shù)據(jù)個數(shù)。

具體實(shí)施方案六，本實(shí)施方式是對具體實(shí)施方式二所述的一種nanoLOC無線通信距離估計及其在線評估方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，用統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)差評估距離估計的質(zhì)量，為定位計算提供重要參考，從而實(shí)現(xiàn)較高精度的定位結(jié)果。相對于不采用滑動平均和在線評估的定位方法，采用這兩種方法的定位方法可提高定位精度30％-50％，為后續(xù)的無線定位提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。該方法適用于無線環(huán)境中定位技術(shù)領(lǐng)域，同時還可以擴(kuò)展到水下的定位技術(shù)應(yīng)用中。