[发明专利]用于定位的信标节点布局方法及定位方法

权利要求书

1.一种用于定位的信标节点布局方法，其特征在于包括：

在待定位区域内预布局信标节点，对信标节点的信号覆盖范围建模；以及

基于所述待定位区域内的所有采样位置点，采用整数线性规划方法，近似求解信标节点的最小覆盖问题，获得数量最小并满足定位需求的信标节点最终布局，其中包括：

以指示变量表示信标节点，指示变量中的每个元素表示相应信标节点的状态；

通过采用迭代计算近似求解所述指示变量以实现近似求解信标节点的最小覆盖问题；

按所述最终布局设置信标节点；

所述近似求解信标节点的最小覆盖问题包括在所有采样位置点对信标节点的信号进行观测，形成可观测矩阵；

所述可观测矩阵中的元素表示所有采样位置点观测获得的信标节点信号接收结果；

可观测矩阵中对信标节点的信号接收结果表示方法包括，以0表示相应信标节点针对当前采样位置点为不可观测节点，以1表示相应信标节点针对当前采样位置点为可观测节点；

所述采用迭代计算近似求解指示变量包括：

预设置与信标节点相对应的权重向量，该权重向量中的每个元素表示相应信标节点的权重；

通过迭代计算使得权重向量与指示变量的点积尽量小，并在该迭代计算期间使得如下条件成立：使每个采样位置点对应的可观测节点数量大于或等于预定数目；以及使指示变量中每个元素的取值为0或1，其中值为1的元素表示保留该元素对应的信标节点，值为0的元素表示删除该元素对应的信标节点；

基于可观测矩阵，将预布局的信标节点优化问题转化为整数线性规划问题：

min q^Tx，

s.t.Ax≥b，

x∈{0，1}ⁿ，

其中q表示权重向量，X表示指示变量，A表示可观测矩阵，b为预设的多维向量，并且b中各元素为非负整数，且b的维数等于所有采样位置点的个数；n表示所有信标节点的个数。

2.根据权利要求1所述的用于定位的信标节点布局方法，其特征在于：所述信标节点基于待定位区域的地图进行预布局。

3.根据权利要求2所述的用于定位的信标节点布局方法，其特征在于：所述地图包括二维地图或三维地图。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于定位的信标节点布局方法，其特征在于：所述信标节点的预布局方式包括按预定规则人工布置。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于定位的信标节点布局方法，其特征在于：所述信标节点的预布局方式包括采用电脑随机布置。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于定位的信标节点布局方法，其特征在于：所述对信标节点的信号覆盖范围建模包括基于信标节点的信号衰减特性建模。

7.根据权利要求3所述的用于定位的信标节点布局方法，其特征在于：对信标节点的信号覆盖范围建模包括在二维地图情况下，对每个信标节点建立以第一预定距离为半径、且朝向开放区域的半圆信号覆盖模型。

8.根据权利要求3所述的用于定位的信标节点布局方法，其特征在于：对信标节点的信号覆盖范围建模包括在三维地图情况下，对每个信标节点建立以第二预定距离为半径、且朝向开放区域的半球信号覆盖模型。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的用于定位的信标节点布局方法，其特征在于：所述采样位置点通过随机采样的方式获得。

10.根据权利要求9所述的用于定位的信标节点布局方法，其特征在于：所述随机采样包括在所述待定位区域的地图上随机选择采样位置点。

11.根据权利要求10所述的用于定位的信标节点布局方法，其特征在于：所述随机采样包括在预定的路径或区域上随机选择采样位置点。