[发明专利]一种基于二维AOA定位系统的辅助节点分步部署方法

摘要

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种基于二维AOA定位系统的辅助节点分步部署方法。该方法以几何精度因子最小化为目的，步骤为：依据跟踪节点和服务节点的位置关系，获取二维AOA系统的正向方位角、反向方位角、正弦方位因子和余弦方位因子；获取辅助节点的最优布设距离，依据余弦方位因子的属性选取首增辅助节点的布设方位；依据惯性依赖因子的属性选取非首增辅助节点的布设方位。本发明能够实现二维AOA系统中的辅助节点快速布设，相比于穷举寻优法，计算速度快，且计算量小。

主权项

一种基于二维AOA定位系统的辅助节点部署方法，包括下列步骤： 一种基于二维AOA定位的辅助节点分步部署方法，其具体步骤如下： 步骤1：在二维AOA定位系统中，为提高跟踪节点定位精度，拟采用分布部署方式引入M个辅助节点进行协作定位，定义引入的第一个辅助节点为首增辅助节点，定义其他M‑1个辅助节点为非首增辅助节点，系统收集跟踪节点与N个服务节点之间的测距信息r₁，r₂，...，r_N，设定跟踪节点与首增辅助节点的距离为d₁，以跟踪节点的坐标(x，y)为观测向量，先引入首增辅助节点构建二维AOA协作定位系统的观测向量期望的雅克比矩阵其中，α_i表示第i个服务节点的方位角，β₁表示首增辅助节点的方位角，sinα_i＝‑(y‑y_i)/r_i，(x_i，y_i)表示第i个服务节点的位置坐标，(x，y)表示跟踪节点的位置，i∈[1，K]；步骤2：计算并获取二维AOA协作定位系统的几何精度因子G_AOA由于跟踪节点和服务节点的位置已经固定，因此，此时二维AOA协作定位系统的几何精度因子仅与首增辅助节点的方位角β₁以及其到 跟踪节点的距离d₁有关； 步骤3：为使G_AOA取得最小值，先分析β₁对G_AOA的影响，选取G_AOA中与β₁有关的部分，求解得到Q(β₁)的两个驻点分别定义为正向方位角和反向方位角，分别将代入Q(β₁)关于β₁的二阶导数Q″(β₁)，得到其中方向矢量γ₁表示与之间的方向夹角，γ₂表示与之间的方向夹角，定义sin2α_i为正弦方位因子，cos2α_i为余弦方位因子，显然当与同向时，cosγ₁＝1，cosγ₂＝‑1，此时取得极大值；当与反向时，cosγ₁＝‑1，此时取得极大值；步骤4：由式(1)可知G_AOA是关于β₁周期为π的连续函数，因此在单周期范围内，不考虑d₁对G_AOA的影响，若余弦方位因子为负，选取正向方位角作为首增辅助节点的最优方位角；若余弦方位因子为正，选取反向方位角作为首增辅助节点的最优方位角；步骤5：分析d₁对G_AOA的影响，令跟踪节点对辅助节点的最大布设距离和最小布设距离分别为d_max和d_min，且对辅助节点的布设距离有， d_min≤d≤d_max，令H＝P‑Q≥0，求解G_AOA关于d₁的一阶导数，有化简得到由于故从而使得B‑AY≤0，因此取d_min作为首增辅助节点的最优布设距离；步骤6：在AOA系统引入首增辅助节点后，由于系统的正向方位角和反向方位角并无变化，但系统的余弦方位因子已更新为由于方向矢量与初始反向，因此，随着新增辅助节点的继续布设，系统的余弦方位因子的绝对值将逐步减小，且存在一个临界新增辅助节点的数目，使得当新增辅助节点的数目超过该临界数目后，随着辅助节点的布设，更新后的余弦方位因子与更新前的余弦方位因子乘积为一负数；步骤7：定义步骤6中的临界新增辅助节点的数目为部署因子D，经计算推导得到定义惯性依赖因子T＝D‑M；步骤8：采用分步部署方式布设剩余的非首增辅助节点，由步骤5可知，应将全部非首增辅助节点布设于最小布设距离以保证二维AOA协作定位系统的几何精度因子最小化，由步骤7可知，若惯性依赖因子为正，采用惯性布设方式，即M‑1个非首增辅助节点布设的方位角与首增辅助节点保持一致，若惯性依赖因子为负，采用非惯性布设方式，即前D个非首增辅助节点的布设方位角与首增节点保持一致，而剩余非首增辅助节点交替布设于正、反向方位角。