一种nanoLOC无线通信距离估计及其在线评估方法与流程

本发明涉及无线定位中的距离估计结果及其在线评估技术。

背景技术：

高精度的无线定位技术为诸多无线通信应用提供重要的位置信息，而无线定位技术的精度在很大程度上取决于距离估计的精度。而实际无线定位环境中，由于噪声、测量误差和非视距传输的影响，导致通信距离的估计存在误差，降低了实际无线定位的精度。目前缺乏有效的通信距离估计评估方法，不能为后续的定位计算提供重要的先验知识。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决实际距离估计中的不确定性对距离估计结果的负面影响问题，提供一种nanoLOC无线通信距离估计及其在线评估方法。

本发明所述的一种nanoLOC无线通信距离估计及其在线评估方法包括以下步骤：

步骤一、锚节点初始化后，建立一个无线局域网络，并允许其它无线通信节点加入网络；未知节点上电初始化后，申请并成功加入锚节点建立的无线网络；

步骤二、未知节点通过其nanoLOC无线收发器向锚节点发送测距请求数据包，未知节点与锚节点按照双边对等测距流程，获得当前 通信距离测量值d_i，其中i为序号，且i为正整数；

步骤三、未知节点连续测量的通信距离值构成通信距离测量值序列，采用滑动窗口的处理策略，滑动窗口宽度为w，其中w为正整数，且w≥2，本发明中w取值4；

步骤四、当前时刻为t，t为正整数，当前通信距离测量值为d_t，则当前滑动窗口为W＝{d_t-w+1,d_t-w+2,d_t-w+3,…,d_i,…,d_t}，其中d_i为不同时刻估计得到的通信距离测量值，i为距离估计值序号，且t-w+1≤i≤t；

步骤五、在不断测量的同时，未知节点对W内的通信距离测量值序列进行滑动滤波处理：如果当前滑动窗口W内的数据个数n小于w，滑动平均值否则，滑动平均值因而形成滑动平均后的滑动窗口序列其中n为正整数，滑动平均后得到的滑动窗口序列W′的宽度也设定为w；

步骤六、未知节点对滑动窗口W′内的通信距离测量值进行统计计算，得到其统计均值u和统计标准差σ；将统计均值u作为当前通信距离估计值，统计标准差σ作为当前通信距离估计的质量评估指标：σ值越小，表示通信距离估计值相对于其统计均值u的离散程度较小，表明其估计质量较高，并实时输出通信距离估计结果及其质量评估参数；

步骤七、未知节点判断是否完成预期的通信距离估计任务，若是，则执行步骤八，否则继续执行步骤二至步骤七，实现后续的通信距离 估计及其在线评估；

步骤八、停止通信距离估计及其在线评估。

附图说明

图1为一种nanoLOC无线通信距离估计及其在线评估方法的流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是一种nanoLOC无线通信距离估计及其在线评估方法作进一步说明，本实施方式中，系统中的未知节点是位置信息未知，要定位的节点；锚节点是位置信息已知的节点；它们都具有NanoLOC无线电收发器，可以测量锚节点和未知节点间的距离。系统中包括一个未知节点和一个锚节点。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种nanoLOC无线通信距离估计及其在线评估方法包括以下步骤：

步骤一、锚节点初始化后，建立一个无线局域网络，并允许其它无线通信节点加入网络；未知节点上电初始化后，申请并成功加入锚节点建立的无线网络；

步骤二、未知节点通过其nanoLOC无线收发器向锚节点发送测距请求数据包，未知节点与锚节点按照双边对等测距流程，获得当前通信距离测量值d_i，其中i为序号，且i为正整数；

步骤三、未知节点连续测量的通信距离值构成通信距离测量值序列，采用滑动窗口的处理策略，滑动窗口宽度为w，其中w为正整数，且w≥2，本发明中w取值4；

步骤四、当前时刻为t，t为正整数，当前通信距离测量值为d_t， 则当前滑动窗口为W＝{d_t-w+1,d_t-w+2,d_t-w+3,…,d_i,…,d_t}，其中d_i为不同时刻估计得到的通信距离测量值，i为距离估计值序号，且t-w+1≤i≤t；

步骤五、在不断测量的同时，未知节点对W内的通信距离测量值序列进行滑动滤波处理：如果当前滑动窗口W内的数据个数n小于w，滑动平均值否则，滑动平均值因而形成滑动平均后的滑动窗口序列其中n为正整数，滑动平均后得到的滑动窗口序列W′的宽度也设定为w；

步骤六、未知节点对滑动窗口W′内的通信距离测量值进行统计计算，得到其统计均值u和统计标准差σ；将统计均值u作为当前通信距离估计值，统计标准差σ作为当前通信距离估计的质量评估指标：σ值越小，表示通信距离估计值相对于其统计均值u的离散程度较小，表明其估计质量较高，并实时输出通信距离估计结果及其质量评估参数；

步骤七、未知节点判断是否完成预期的通信距离估计任务，若是，则执行步骤八，否则继续执行步骤二至步骤七，实现后续的通信距离估计及其在线评估；

步骤八、停止通信距离估计及其在线评估。

具体实施方案三，本实施方式是对具体实施方式二所述的一种nanoLOC无线通信距离估计及其在线评估方法作进一步说明，本实施方式中，采用滑动窗口策略，实现对通信距离测量的在线处理，包 括滑动评估和统计计算，实现通信距离高精度估计及其质量评估，为动态定位提供支持。

具体实施方案四，本实施方式是对具体实施方式二所述的一种nanoLOC无线通信距离估计及其在线评估方法作进一步说明，本实施方式中，采用滑动平均方法，减小通信距离估计过程中的误差对通信距离估计的不良影响。

具体实施方案五，本实施方式是对具体实施方式二所述的一种nanoLOC无线通信距离估计及其在线评估方法作进一步说明，本实施方式中，步骤六作进一步说明，其特征在于统计均值u和统计标准差σ按照如下计算公式进行计算：

其中，n为滑动窗口W′内的数据个数。

具体实施方案六，本实施方式是对具体实施方式二所述的一种nanoLOC无线通信距离估计及其在线评估方法作进一步说明，本实施方式中，用统计标准差评估距离估计的质量，为定位计算提供重要参考，从而实现较高精度的定位结果。相对于不采用滑动平均和在线评估的定位方法，采用这两种方法的定位方法可提高定位精度30％-50％，为后续的无线定位提供强有力的技术支持。该方法适用于无线环境中定位技术领域，同时还可以扩展到水下的定位技术应用中。