[发明专利]基于结构风险最小化的无线多跳非测距定位方法

权利要求书

1.一种基于结构风险最小化的无线多跳非测距定位方法，其特征在于：包括初始化阶段、构建跳数—距离最优映射模型和位置估计阶段，

初始化阶段，使用距离矢量路由交换协议，在节点通信一段时间后，使网络中所有节点获得与参考节点之间的最短跳数和物理距离；

采用结构风险最小化原则构建跳数—距离最优映射模型，在获取参考节点间的最短跳数和物理距离之后，获得距离的预测公式：

式中，I是单位对角矩阵，γ是经验风险与置信范围两种风险的比例参数，是h_t中心化处理后的向量，是H的列均值，在运算过程对跳数矩阵H和距离矩阵D进行中心化操作，获得相应矩阵和为的n行的堆叠；

位置估计阶段，利用未知节点到参考节点的跳数在映射模型指引下获取相应物理距离；最后通过三边法获取未知节点的估计位置。

2.如权利要求1所述的基于结构风险最小化的无线多跳非测距定位方法，其特征在于：初始化阶段中，使网络中所有节点获得与参考节点之间的最短跳数，具体过程是：在监测区域内，参考节点向通信半径内的其余节点发送带有自身位置信息的广播信息分组，监测区域内各节点在接收到分组信息后，节点记录下到相连接的参考节点的最小跳数，同时将分组中的跳数字段Hop_counts值加1，但当节点收到来自相同参考节点，其中的跳数字段值不是最小值时程序自动忽略这个分组，使用上述方法，最终整个监测区域内所有节点都记录了到它们所连接的参考节点的最小跳数。

3.如权利要求1或2所述的基于结构风险最小化的无线多跳非测距定位方法，其特征在于：广播信息分组至少包含有参考节点表示字段ID，坐标位置信息和跳数字段Hop_counts，其中坐标位置信息包括X和Y，分组格式如下：

ID	X	Y	Hop_counts

。

4.如权利要求1或2所述的基于结构风险最小化的无线多跳非测距定位方法，其特征在于：位置估计阶段中，在监测区域，未知节点t连接k个以上参考节点信号，k≥3，参考节点与未知节点间存在坐标—距离关系等式，即：

其中，(x,y)为未知节点的坐标，(x₁,y₁),(x₂,y₂),…,(x_k,y_k)为参考节点坐标，若第1至第k-1等式分别与第k个等式相减，得到：

令

式(18)方程组转化为Ax＝b的形式，由于测量误差的存在，方程组正确的表现形式为：Ax＝b+ε。为了获得未知节点位置的最优解，使用误差的平方和作为判断标准，即：

求式(19)梯度，令其为0，得：

若参考不在一条直线上，则方阵A^TA可逆时，很容易获得未知节点估计坐标：