[发明专利]用于定位的信标节点布局方法及定位方法

说明书

本发明的实施方式提供了一种用于定位的信标节点布局方法。该方法包括：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；按所述最终布局设置信标节点。通过将最小覆盖的信标节点布局问题转化为整除线性规划问题，本发明的方法使获得的信标节点最终布局为最优分布，从而显著地降低了信标节点的布置成本，为用户带来了更好的体验，并且减少了无效的计算过程。此外，本发明的实施方式提供了一种定位方法。

技术领域

本发明的实施方式涉及信标节点的布局领域，更具体地，本发明的实施方式涉及一种用于定位的信标节点布局方法及定位方法。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

最小覆盖问题又称为集合覆盖问题，可以描述为，给定一个非空集合U，以及一个由n个U的子集组成的集合S，且这n个子集的并集为U，要求找到S的最小子集C，使得C中所有集合的并集为U。在室内定位场景下，这个问题可以变化为，在三维空间中安置很多信标节点(如iBeacon)，保留最少的节点，同时使接收端在空间中任何位置至少能接收到3个(或其他大于3的常量)不同信标节点的信号，从而可以使用3边定位(或多边定位)实现室内定位。

这类问题通常是NP-Hard问题，求解很困难，常见的方法往往是贪婪算法，如论文《无线传感器网络最小覆盖集的贪婪近似算法》所述，可简单描述为，先从所有传感器中选择一个位于地图中心的传感器，计算覆盖面积，然后不断加入新的传感器，使覆盖面积得到最大增加，直到覆盖整个地图为止。这类方法无法保证求取的结果是最优的，最终的结果受初始传感器选取的影响很大，且文中的算法仅用于二维情况，过于理想。

同时，文中的算法也不适用于定位问题，因为它无法保证接收端在地图中任何(或绝大部分)位置均能接收到3个以上信标节点的信号。室内定位的信标节点在三维空间中分布，当室内面积大、结构复杂、信标节点分布不均匀时，需要一种更加高效的模拟仿真方法实现信标节点的最优布局。

发明内容

但是，出于最小覆盖的求解难度问题，现有技术并不能求解获得信标节点的最优分布。

因此在现有技术中，由于没有一个有效的排布规则可以遵循，常会由于信标节点位置分布不合理而增加布置成本，并且影响信标节点的布局效率，这是非常令人烦恼的过程。

为此，非常需要一种改进的用于定位的信标节点布局方法，以使信标节点在近似最优布局的基础上满足待定位区域内任意位置定位的需求。

在本上下文中，本发明的实施方式期望提供一种用于定位的信标节点布局方法及定位方法。

在本发明实施方式的第一方面中，提供了一种用于定位的信标节点布局方法，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；按所述最终布局设置信标节点。

在本发明的另一实施例中，所述信标节点基于待定位区域的地图进行预布局。

在本发明的又一个实施例中，所述地图包括二维地图或三维地图。

在本发明的再一个实施例中，所述信标节点的预布局方式包括按预定规则人工布置。

在本发明的再一个实施例中，所述信标节点的预布局方式包括采用电脑随机布置。

在本发明的再一个实施例中，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。