基于双向测距的无线定位网络调度策略优化研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:duandan718121553
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随着卫星定位技术和无线互联网技术的快速发展,位置信息成为了大量现代无线业务的基础。卫星导航系统(Global Navigation Satellite Systems,GNSS)是目前应用最为广泛的定位系统,能够在全球范围内提供较高精度的位置信息。然而在某些恶劣的环境中,卫星信号会因受到障碍物遮挡而导致定位精度下降,乃至完全失效。此时,无线定位网络就成为GNSS的重要补充手段。无线定位网络主要依靠位置已知的参考节点对目标节点进行定位。本文采用基于双向测距的定位方法,同时加入目标节点间的协作测量来提升系统的定位精度。针对无线定位网络资源受限的特点,重点研究了异步协作定位网络中的调度策略和资源分配问题。与通信网络类似,在异步定位网络中寻找通用最优调度策略是一个NP-hard问题,难以在有限时间内实现,因此需要加入一些合理的限制条件来使问题变得可解。本文基于双向测距所需的最小时隙数,提出了一种基于非数据辅助的集中式调度策略,这种调度策略以频分复用的方式区分发送给不同节点的信号,与现有的基于数据辅助的调度策略相比,不需要额外的通信开销,能够降低网络节点的复杂度。在此基础上,本文分析发现网络中的节点仅通过接收周围节点的测距信号,就能够对系统定位性能提供帮助,这种节点在本文中被定义为“侦听”点。侦听策略不需要额外的发射功率,对于无线定位网络是一种非常有价值的补充。本文分析比较了两种不同侦听策略对于系统定位性能提升的影响。合理的资源分配能够显著地提升定位网络的性能,基于以上所提出的网络调度策略,本文选取节点的发射功率和信号带宽作为资源分配对象进行联合优化。针对资源分配问题的非凸特性,本文提出了一种基于泰勒展开的线性化近似方法。数值结果显示这种方法能够逼近理论最优解,而且运算复杂度大大低于穷举法。本文针对异步无线定位网络提出了基本的调度框架,配合资源优化手段能够有效提升系统定位性能。通过本文的研究,能够为协作定位网络的调度和资源优化分配方案提供有价值的参考。
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