CN103634903A - 低功耗小型设备抗噪定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低功耗小型设备抗噪定位方法，包括如下步骤：测量获取待定位节点到锚节点的距离差值,使用Bancroft方法确定待定位节点初始位置，如Bancroft方法无法解算或解算结果不处于Bancroft方法的适用区域，则使用Chan方法确定待定位节点位置，并以该计算结果作为最终定位结果。本发明的定位方法克服了现有方法存在的病态区域问题，创新性地将两种方法的优势进行了互补结合，方法计算简单，抗噪声能力强，定位精度高，特别适用于对低功耗小型设备的定位。

Description

低功耗小型设备抗噪定位方法

技术领域

本发明属于物体定位技术领域，特别是一种基于距离差的低功耗小型设备抗噪定位方法。

背景技术

位置信息作为现代社会的关键基础信息，在国民经济、国防科技和日常生活中发挥着日益重要的作用。以GPS为代表的星基定位***已经使得众多的应用得到方便快捷的位置服务，但是在无线传感器网络、移动互联网、战术互联网等***中，星基定位***有时难以提供有效的位置服务。例如：在无线传感器网络中，为众多的微型低功耗节点都增加GPS接收机无论在经济上还是技术上都不可行；在移动互联网中，用户通常是在城市或者室内环境中，由于GPS信号微弱，经常会因建筑物遮挡而难以发挥作用；在战术互联网中，星基导航***很可能因被敌方干扰而无法使用。这时就需要依靠这些***的自定位技术来提供位置信息。同时，在这些***中测距噪声通常较大，对提供精确位置服务提出了新的挑战。

定位技术通常分为两大类：基于测距的定位和非测距的定位。非测距的定位依靠节点间的连接信息来推测节点位置信息，定位精度不高。基于测距的定位一般基于某种距离信息的测量来确定位置，通常定位精度较高，因此更适于提供高精度的位置服务。

对于基于测距的定位***，定位过程可以分为测距和位置解算两个阶段。

测距阶段即根据无线电信号的某种特征（如振幅、相位、到达时间等）来获得距离、距离差或方位角等信息，测距方式包括到达时间测距（TOA）、到达时间差测距（TDOA）、方位角测距（AOA）、接收信号强度测距（RSSI）、以及无线电干涉测距（RIR）等。位置解算阶段即根据测距信息运行某种定位算法来确定待定位目标最终位置的过程。位置解算阶段定位算法的选择对最终的定位精度起着至关重要的作用。

定位算法可以分为迭代式算法和闭合解算法两类，其中迭代式算法计算复杂度高，且存在迭代结果的局部收敛问题，不适用于低功耗、计算能力弱或实时性要求高的应用场景；而闭合解算法具有显式解，计算复杂度低，且没有局部收敛的问题。在基于距离差的闭合解定位算法中，最常用且性能相对较好的两种是Chan方法[参见文献Chan Y.T.,Ho K.C.,"A simple and efficient estimator for hyperbolic location".IEEETransactions on Signal Processing,vol.42,no.8,pp.1905-1915,August1994]和Bancroft方法[参见文献Bancroft S.,"An Algebraic Solution of the GPSEquations".IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems,vol.AES-21,no.1,pp.56-59,January1985以及Mellen G.II,Pachter M.,Raquet J.,"Closed-form solution for determining emitter location using time differenceof arrival measurements".IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems,vol.39,no.3,pp.1056-1058,July2003]。Chan方法首先将线性化过程中引入的多余变量和待估变量看作独立变量进行第一步加权最小二乘求解，然后再利用多余变量和待估变量之间的关系进行第二步加权最小二乘来进一步提高定位结果的精度。Bancroft方法最初是为解GPS方程提出来的，但其思想同样可以用于基于距离差的定位解算，该方法首先使用最小二乘将待估变量用含有多余变量的式子表示出来，然后利用它们之间的关系组成关于多余变量的二次方程，解二次方程得到多余变量的估计值，进而得到待估变量的估计值。

但上述闭合解定位算法抗噪能力弱，且研究发现此类方法会存在性能很差的病态区域。如图2、图3所示，在病态区域，现有闭合解定位算法往往不能达到性能下界——克拉美-罗界（CRLB,Cramer-Rao Lower Bound），或者能够达到CRLB的噪声门限非常低，抗噪能力极弱，严重影响了定位结果的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低功耗小型设备抗噪定位方法，计算量小，抗噪声能力强，对低功耗小型设备的定位精度高。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种低功耗小型设备抗噪定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

10）距离差获取：获取待定位节点到参考锚节点及待定位节点到其它不少于2个锚节点的距离差；

20）初始位置解算：根据待定位节点到参考锚节点及待定位节点到其它锚节点的距离差，使用Bancroft方法确定待定位节点初始位置；

30）判断初始位置解算是否成功：根据Bancroft方法的二次方程解的情况判断初始位置解算是否成功，如否，则转至（50）步骤；

40）判断待定位节点是否位于Bancroft方法适用区域：判断所述待定位节点初始位置是否处于Bancroft方法的适用区域，如是，则转至（60）步骤；

50）使用Chan方法确定待定位节点位置；

60）输出待定位节点位置。

本发明与现有技术相比，其显著优点：由于本技术方案充分利用Chan方法和Bancroft方法具有显式解、计算复杂度低、且没有局部收敛的问题的优点，且两者的病态区域与非病态区域存在一定的互补性的特点，克服了现有闭合解定位方法存在的病态区域问题，创新性地利用了两种方法的性能优势，有效提高了闭合解定位方法的抗噪声能力与定位精度，计算量小，抗噪声能力强，对低功耗小型设备的定位精度高。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明低功耗小型设备抗噪定位方法流程图。

图2为待定位节点为p₁=[-50,500]^T时的MSE-SNR对比图。

图3为待定位节点为p₂=[1500,-200]^T时的MSE-SNR对比图。

图4为定位结果的MSE均值对比图。

图中：CRLB为克拉美-罗界（CRLB,Cramer-Rao Lower Bound），Chan为采用Chan方法所得结果，Bancroft为采用Bancroft方法所得结果，新方法为采用本发明低功耗小型设备抗噪定位方法所得结果，横坐标表示测距噪声的大小(dB)，纵轴表示定位结果均方差(MSE,Mean Squared Errors)。

具体实施方式

如图1所示，本发明低功耗小型设备抗噪定位方法，包括如下步骤：

10）距离差获取；获取待定位节点到参考锚节点及待定位节点到其它不少于2个锚节点的距离差；

该步骤为现有技术。

距离差值可以通过TDOA的方式获得，首先各个锚节点之间进行时钟同步，同步通过FTSP时钟同步协议完成；然后待定位节点发射源信号，各个锚节点记录接收到源信号的时间t₁,t₂,…,t_M(其中M为锚节点的个数)；最后根据各个锚节点的信号接收时间计算待定位节点到各个锚节点和1号锚节点（参考锚节点）的距离差，即r_i1=c×(t_i-t₁)，其中c为源信号的传播速度。在蜂窝网中，通过观测到达时间差(OTDOA,Observed TimeDifference of Arrival)来得到距离差测量值，各个基站保持时钟同步，待定位移动台测量不同基站的下行导频信号，得到不同基站下行导频的传播时间差，进而得到移动台到不同基站的距离差。

距离差值也可以通过无线电干涉测距(RIR,Radio Interferometric Ranging)获得，其中最基本的测距单元为两个发射节点和两个接收节点组成的四元组。首先进行时钟同步，然后两个发射节点发射频率接近的正弦波信号，两个接收节点测量所接收到的拍频信号的振幅、相位等信息，通过在多个频率上所得到的两个接收节点所测量到的拍频信号的相位差就可以得到四个节点间的距离约束关系，这个距离约束关系又可以进一步转化为距离差值。

20）初始位置解算：根据待定位节点到参考锚节点及待定位节点到其它锚节点的距离差，使用Bancroft方法确定待定位节点初始位置；

所述使用Bancroft方法确定待定位节点初始位置（20）步骤具体为：

21）解二次方程

(g^Tg-1)r₁ ²-2g^Thr₁+h^Th=0

得到r₁的估计值；

式中：

h=(A^TA)^-1A^Tb,g=(A^TA)^-1A^TR，其中A=[x₂-x₁,x₃-x₁,…,x_M-x₁;y₂-y₁,y₃-y₁,…,y_M-y₁]^T，b=-0.5[r₂,₁ ²－||A₂||²＋||A₁||²,r₃,₁ ²－||A₃||²＋||A₁||²,…,r_M,₁ ²－||A_M||²＋||A₁||²]^T，R=[r₂,₁,r₃,₁,…,r_M,₁]^T；

锚节点为A_i=[x_i,y_i]^T，i=1,2,…,M(M为锚节点的个数，M≥3)，待定位节点为p=[x,y]^T，r_i=||p–A_i||表示待定位节点p和锚节点A_i的距离，r_i,_j表示待定位节点p到锚节点A_i和A_j的距离差；

22）判断二次方程解的情况：

令Δ=(g^Th)²-(g^Tg-1)h^Th，则

221）如果g^Tg-1=0，则方程有唯一解r₁=h^Th/(2g^Th)；

222）如果Δ<0，则令r₁=-1，p=A₁，Bancroft方法解算结束；

223）如果Δ=0，则方程有唯一解r₁=g^Th/(g^Tg-1)；

224）如果Δ>0，则继续进行如下判断：

2241）如果(g^Th-Δ^0.5)/(g^Tg-1)>0且(g^Th+Δ^0.5)/(g^Tg-1)<0，则方程正确解为r₁=(g^Th-Δ^0.5)/(g^Tg-1)；

2242）如果(g^Th-Δ^0.5)/(g^Tg-1)<0且(g^Th+Δ^0.5)/(g^Tg-1)>0，则方程正确解为r₁=(g^Th+Δ^0.5)/(g^Tg-1)；

2243）如果(g^Th-Δ^0.5)/(g^Tg-1)<0且(g^Th+Δ^0.5)/(g^Tg-1)<0，则令r¹=-1，p=A¹，Bancroft方法解算结束；

2244）如果(g^Th-Δ^0.5)/(g^Tg-1)>0且(g^Th+Δ^0.5)/(g^Tg-1)>0，方程有两个有效解r₁=(g^Th-Δ^0.5)/(g^Tg-1)和r₁=(g^Th+Δ^0.5)/(g^Tg-1)，使用最小二乘指标

判断正确解，

其中

表示根据二次方程的解得到位置估计值之后计算出的距离差，待定位节点的位置根据p=h-gr₁进行计算，

表示距离差测量值，即与测量值的残差平方和最小的为正确解；

23）解二次方程得到r₁的估计值后，将其代入式p=h-gr₁，得到待定位节点位置的非加权估计值p_u：

由p_u计算待定位节点到各个锚节点Ai的距离r_i，

令h=(A^TWA)^-1A^TWb,g=(A^TWA)^-1A^TWR，其中A、b、R的定义同上,W=(DQD)^-1,D=diag{r₂,r₃,…,r_M},Q=I_M-1+1，解二次方程(g^Tg-1)r₁ ²-2g^Thr₁+h^Th=0就可以得到r₁的估计值，二次方程的解会遇到同(22)步骤的几种情况，并采用同样的处理方式

24）在得到r₁的估计值后，将其代入式p=h-gr₁就得到待定位节点位置的加权估计值p_w：

25）计算p_u到各个锚节点的距离差和p_w到各个锚节点的距离差，然后根据最小二乘指标

在p_u和p_w中选择残差最小的作为待定位节点初始位置p。

30）判断初始位置解算是否成功：根据Bancroft方法的二次方程解的情况判断初始位置解算是否成功，如否，则转至（50）步骤；

所述判断初始位置解算是否成功（30）步骤具体为：

如果二次方程解r₁=-1，则初始位置解算不成功，否则成功。

40）判断待定位节点是否位于Bancroft方法适用区域：判断所述待定位节点初始位置是否处于Bancroft方法的适用区域，如是，则转至（60）步骤；

将待定位区域分为两部分：锚节点外部区域和锚节点内部区域，分别使用Chan方法和Bancroft方法进行解算。

所述判断所述待定位节点初始位置是否处于Bancroft方法的适用区域（40）步骤的一种方法具体为：

41）取锚节点的质心C，

42）对于所有遵照多边形组成方向的相邻锚节点A_i和A_j，进行是否处于Bancroft方

法的适用区域判断；

所述对于所有相邻锚节点A_i和A_j，进行是否处于Bancroft方法的适用区域判断（42）步骤具体为：

421）取锚节点A_i、A_j的中点M，从C到点M做延长线，取延长线上距离为线段A_iA_j二分之一长度的点P；

422）判断将待定位节点p和质心C代入A_iA_j直线方程是否正负相同；

423）如果不同，则待定位节点不处于Bancroft方法的适用区域；

424）如果相同，判断将待定位节点和质心C点代入PA_i、PA_j直线方程是否正负都相同；

425）如果不同，则待定位节点不处于Bancroft方法的适用区域。

43）如果对于所有的相邻锚节点判断结束后仍没有出现待定位节点不处于Bancroft方法的适用区域，则待定位节点在Bancroft方法适用区域。

所述判断待定位节点初始位置是否位于Bancroft方法适用区域（40）步骤，还可以是，包括：

61）判断待定位节点p是否在任意三个锚节点所组成的三角形内部，如果在其中至少一个三角形内部，则待定位节点p在Bancroft方法适用区域，判断结束；否则，继续进行如下步骤；

判断待定位节点p是否在三角形内部的方法包括面积判断法、利用矢量叉积判断法、点同侧判断法以及有向面积判断法。

62）取锚节点的质心C，

63）对于所有遵照多边形组成方向的相邻锚节点A_i和A_j，取锚节点A_i、A_j的中点M，从C到点M做延长线，取延长线上距离为l长度的点P，其中0≤l≤50*A_iA_j；如果待定位节点p位于三角形PA_iA_j的内部，则待定位节点处于Bancroft方法适用区域，判断结束；

64）如果均没有出现上述使判断终止的条件，则待定位节点不位于Bancroft方法适用区域。

所述判断待定位节点初始位置是否位于Bancroft方法适用区域（40）步骤，也可以是，包括：

（71）判断待定位节点p是否位于由所有锚节点所组成的多边形的内部，如果是，则待定位节点p在Bancroft方法适用区域，判断结束，否则，-继续进行如下步骤；

判断待定位节点p是否在多边形内部的方法包括水平/垂直交叉点数判别法、叉乘判别法、角度和判别法、有向面积判断法。

72）取锚节点的质心C，

73）对于所有遵照多边形组成方向的相邻锚节点A_i和A_j，取锚节点A_i、A_j的中点M，从C到点M做延长线，取延长线上距离为l长度的点P，其中0≤l≤50*A_iA_j；如果待定位节点p位于三角形PA_iA_j的内部，则待定位节点处于Bancroft方法适用区域，判断结束；

74）如果均没有出现上述使判断终止的条件，则待定位节点不位于Bancroft方法适用区域。

50）使用Chan方法确定待定位节点位置；

如果待定位节点位于Chan方法适用区域，或使用Bancroft方法出现不能成功解算的情况，则使用Chan方法进行解算。

所述使用Chan方法确定待定位节点位置（50）步骤具体为：

51）待定位节点位置初步估计值p_e为

p_e=(G₁ ^TQ^-1G₁)^-1G₁ ^TQ^-1h₁，

其中：Q=I_M-1+1，G₁=[x₂-x₁,x₃-x₁,…,x_M-x₁;y₂-y₁,y₃-y₁,…,y_M-y₁;r₂₁,r₃,₁,…,r_M,₁]^T，p_e=[x,y,r₁]^T，h₁=-0.5[r₂,₁ ²－||A₂||²＋||A₁||²,r₃,₁ ²－||A₃||²＋||A₁||²,…,r_M,₁ ²－||A_M||²＋||A₁||²]^T；

52）利用待定位节点位置初步估计值p_e计算待定位节点p到各个锚节点A_i的距离r_i；

53）待定位节点位置估计值

p_e=(_G1^TW₁G₁)^-1G₁ ^TW₁h₁，

其中：W₁=(DQD)^-1,D=diag{r₂,r₃,…,r_M}；

54）待定位节点位置参考值

p_a=(G₂ ^TW₂G₂)^-1G₂ ^TW₂h²，

其中：G₂=[1,0;0,1;1,1;],p_a=[(x-x₁)²;(y-y₁)²],h₂=[(p_e(1)-x₁)²;(p_e(2)-y₁)²;(p_e(3))²]，W₂=(D′(G₁ ^TW₁G₁)^-1D′)^-1,D′=diag{x–x₁,y–y₁,r₁}；

从而，利用r₁和x、y之间的约束关系来进一步提高估计的精度。

55）待定位节点位置确定值

p=p_a ^0.5⊙sgn(p_e(1,2)-A₁)+A₁，

其中：sgn()为符号函数；

从而利用待定位节点位置估计值p_e来排除歧义解。

如果在高噪声下p_a中的元素出现负数值的情况，则

p=p_e(1,2)。

60）输出待定位节点位置。

向显示器输出待定位节点的位置坐标；

由于本技术方案充分利用Chan方法和Bancroft方法具有显式解、计算复杂度低、且没有局部收敛问题的优点，且两者的病态区域与非病态区域存在一定的互补性的特点，克服了现有闭合解定位方法存在的病态区域问题，有效提高闭合解定位方法的抗噪声能力与定位结果的精度。

本发明可通过仿真来验证方法的有效性。仿真时所使用的锚节点坐标为A₁=[0,0]^T,A₂=[600,-100]^T,A₃=[1225,50]^T,A₄=[1300,1350]^T,A₅=[650,1550]^T,A₆=[-150,1200]^T。

图2表示当待定位节点为p₁=[-50,500]^T时定位结果的MSE-SNR图。

图3表示当待定位节点为p₂=[1500,-200]^T时定位结果的MSE-SNR图，图中横坐标表示测距噪声的大小(-10dB～25dB)，纵轴表示定位结果均方差(MSE,Mean Squared Errors)的大小。

图4表示当定位***的工作范围为[-500,1700;-500,1700]，以10×10为间隔在工作范围内取定位点时-10dB～25dB噪声下定位结果的MSE均值。

从仿真结果可以看出：在p1位置时Chan方法严重失效，仅能在当噪声小于-5dB时才能达到CRLB，而新方法在噪声大小为25dB时仍然能够达到CRLB，相比Chan方法提高了30dB；在p2位置时Bancroft方法严重失效，即使在-10dB噪声大小时仍不能达到CRLB，而新方法同样可以在25dB噪声大小时达到CRLB。从图4中可以看出，Bancroft方法的MSE均值很差，远远高于CRLB，说明方法存在的病态区域很多，严重影响了方法的总体性能；而Chan方法虽然在低噪声下可以达到CRLB，但当噪声增大时定位结果的MSE会高于CRLB；同时，新方法相比于之前的两种方法都能更接近于CRLB，最好情况下MSE均值可以比Chan方法低了4.1dB（即MSE均值为Chan方法的38.91%），相比Bancroft方法的性能提升则更大。

仿真结果表明，在p1位置相比于Chan方法将噪声门限从-5dB提高到了25dB，在p2位置相比于Bancroft方法将噪声门限从-10dB提高到了25dB；在最好情况下，MSE均值可以降低为Chan方法的38.91%，相比Bancroft方法的性能提升则更大。本技术方案在具有低计算复杂度的情况下显著提高方法的抗噪声能力和定位精度。

Claims (8)

1.一种低功耗小型设备抗噪定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

10）距离差获取：获取待定位节点到参考锚节点及待定位节点到其它不少于2个锚节点的距离差；

20）初始位置解算：根据待定位节点到参考锚节点及待定位节点到其它锚节点的距离差，使用Bancroft方法确定待定位节点初始位置；

30）判断初始位置解算是否成功：根据Bancroft方法的二次方程解的情况判断初始位置解算是否成功，如否，则转至（50）步骤；

40）判断待定位节点是否位于Bancroft方法适用区域：判断所述待定位节点初始位置是否处于Bancroft方法的适用区域，如是，则转至（60）步骤；

50）使用Chan方法确定待定位节点位置；

60）输出待定位节点位置。

2.根据权利要求1所述的低功耗小型设备抗噪定位方法，其特征在于，所述初始位置解算（20）步骤包括：

21）解二次方程

(g^Tg-1)r₁ ²-2g^Thr₁+h^Th=0

得到r₁的估计值；

式中：

h=(A^TA)^-1A^Tb,g=(A^TA)^-1A^TR，其中A=[x₂-x₁,x₃-x₁,…,x_M-x₁;y₂-y₁,y₃-y₁,…,y_M-y₁]^T，b=-0.5[r₂,₁ ²－||A₂||²＋||A₁||²,r₃,₁ ²－||A₃||²＋||A₁||²,…,r_M,₁ ²－||A_M||²＋||A₁||²]^T，R=[r₂,₁,r₃,₁,…,r_M,₁]^T；

锚节点为A_i=[x_i,y_i]^T，i=1,2,…,M(M为锚节点的个数，M≥3)，待定位节点为p=[x,y]^T，r_i=||p–A_i||表示待定位节点p和锚节点A_i的距离，r_i,_j表示待定位节点p到锚节点A_i和A_j的距离差；

22）判断二次方程解的情况：

令Δ=(g^Th)²-(g^Tg-1)h^Th，则

221）如果g^Tg-1=0，则方程有唯一解r₁=h^Th/(2g^Th)；

222）如果Δ<0，则令r₁=-1，p=A₁，Bancroft方法解算结束；

223）如果Δ=0，则方程有唯一解r₁=g^Th/(g^Tg-1)；

224）如果Δ>0，则继续进行如下判断：

2241）如果(g^Th-Δ^0.5)/(g^Tg-1)>0且(g^Th+Δ^0.5)/(g^Tg-1)<0，则方程正确解为r₁=(g^Th-Δ^0.5)/(g^Tg-1)；

2242）如果(g^Th-Δ^0.5)/(g^Tg-1)<0且(g^Th+Δ^0.5)/(g^Tg-1)>0，则方程正确解为r₁=(g^Th+Δ^0.5)/(g^Tg-1)；

2243）如果(g^Th-Δ^0.5)/(g^Tg-1)<0且(g^Th+Δ^0.5)/(g^Tg-1)<0，则令r₁=-1，p=A₁，Bancroft方法解算结束；

2244）如果(g^Th-Δ^0.5)/(g^Tg-1)>0且(g^Th+Δ^0.5)/(g^Tg-1)>0，方程有两个有效解r₁=(g^Th-Δ^0.5)/(g^Tg-1)和r₁=(g^Th+Δ^0.5)/(g^Tg-1)，使用最小二乘指标

判断正确解，

其中r

表示根据二次方程的解得到位置估计值之后计算出的距离差，待定位节点的位置根据p=h-gr₁进行计算，

表示距离差测量值，即与测量值的残差平方和最小的为正确解；

23）解二次方程得到r₁的估计值后，将其代入式p=h-gr₁，得到待定位节点位置的非加权估计值p_u：

由p_u计算待定位节点到各个锚节点A_i的距离r_i，

令h=(A^TWA)^-1A^TWb,g=(A^TWA)^-1A^TWR，其中A、b、R的定义同上,W=(DQD)^-1,D=diag{r₂,r₃,…,r_M},Q=I_M-1+1，

解二次方程(g^Tg-1)r₁ ²-2g^Thr₁+h^Th=0得到r₁的估计值，二次方程的解会遇到同（22）步骤的几种情况，并采用同样的处理方式；

24）在得到r₁的估计值后，将其代入式p=h-gr₁就得到待定位节点位置的加权估计值p_w：

25）计算p_u到各个锚节点的距离差和p_w到各个锚节点的距离差，然后根据最小二乘指标

在p_u和p_w中选择残差最小的作为待定位节点初始位置p。

3.根据权利要求2所述的低功耗小型设备抗噪定位方法，其特征在于：所述判断初始位置解算是否成功（30）步骤具体为：

如果二次方程解r₁=-1，则初始位置解算不成功，否则成功。

4.根据权利要求2所述的低功耗小型设备抗噪定位方法，其特征在于，所述判断待定位节点初始位置是否位于Bancroft方法适用区域（40）步骤包括：

41）取锚节点的质心C，

42）对于所有遵照多边形组成方向的相邻锚节点A_i和A_j，进行是否处于Bancroft方法的适用区域判断；

43）如果对于所有的相邻锚节点判断结束后仍没有出现待定位节点不处于Bancroft方法的适用区域，则待定位节点在Bancroft方法适用区域。

5.根据权利要求4所述的低功耗小型设备抗噪定位方法，其特征在于，所述对于所有遵照多边形组成方向的相邻锚节点Ai和Aj，进行是否处于Bancroft方法的适用区域判断（42）步骤包括：

421）取锚节点A_i、A_j的中点M，从C到点M做延长线，取延长线上距离为l长度的点P，其中0≤l≤50*A_iA_j；

422）判断将待定位节点p和质心C代入A_iA_j直线方程是否正负相同；

423）如果不同，则待定位节点不处于Bancroft方法的适用区域；

424）如果相同，判断将待定位节点和质心C点代入PA_i、PA_j直线方程是否正负都相同；

425）如果不同，则待定位节点不处于Bancroft方法的适用区域。

6.根据权利要求2所述的低功耗小型设备抗噪定位方法，其特征在于：所述判断待定位节点初始位置是否位于Bancroft方法适用区域（40）步骤包括：

61）判断待定位节点p是否在任意三个锚节点所组成的三角形内部，如果在其中至少一个三角形内部，则待定位节点p在Bancroft方法适用区域，判断结束；否则，继续进行如下步骤；

62）取锚节点的质心C，

63）对于所有遵照多边形组成方向的相邻锚节点A_i和A_j，取锚节点A_i、A_j的中点M，从C到点M做延长线，取延长线上距离为l长度的点P，其中0≤l≤50*A_iA_j；如果待定位节点p位于三角形PA_iA_j的内部，则待定位节点处于Bancroft方法适用区域，判断结束；

64）如果均没有出现上述使判断终止的条件，则待定位节点不位于Bancroft方法适用区域。

7.根据权利要求2所述的低功耗小型设备抗噪定位方法，其特征在于，所述判断待定位节点初始位置是否位于Bancroft方法适用区域（40）步骤包括：

（71）判断待定位节点p是否位于由所有锚节点所组成的多边形的内部，如果是，则待定位节点p在Bancroft方法适用区域，判断结束，否则，-继续进行如下步骤；

72）取锚节点的质心C，

73）对于所有遵照多边形组成方向的相邻锚节点A_i和A_j，取锚节点A_i、A_j的中点M，从C到点M做延长线，取延长线上距离为l长度的点P，其中0≤l≤50*A_iA_j；如果待定位节点p位于三角形PA_iA_j的内部，则待定位节点处于Bancroft方法适用区域，判断结束；

74）如果均没有出现上述使判断终止的条件，则待定位节点不位于Bancroft方法适用区域。

8.根据权利要求1所述的低功耗小型设备抗噪定位方法，其特征在于，所述使用Chan方法确定待定位节点位置（50）步骤包括：

51）待定位节点位置初步估计值p_e为

p_e=(G₁ ^TQ^-1G₁)^-1G₁ ^TQ^-1h₁，

其中：Q=I_M-1+1，G₁=[x₂-x₁,x₃-x₁,…,x_M-x₁;y₂-y₁,y₃-y₁,…,y_M-y₁;r₂₁,r₃,₁,…,r_M,_1] ^T，p_e=[x,y,r₁]^T，h₁=-0.5[r₂,₁ ²－||A₂||²＋||A₁||²,r₃,₁ ²－||A₃||²＋||A₁||²,…,r_M,₁ ²－||A_M||²＋||A₁||²]^T；

52）利用待定位节点位置初步估计值p_e计算待定位节点p到各个锚节点A_i的距离r_i；

53）待定位节点位置估计值

p_e=(G₁ ^TW₁G₁)^-1G₁ ^TW₁h₁，

其中：W₁=(DQD)^-1,D=diag{r₂,r₃,…,r_M}；

54）待定位节点位置参考值

p_a=(G₂ ^TW₂G₂)^-1G₂ ^TW₂h²，

其中：G₂=[1,0;0,1;1,1;],p_a=[(x-x₁)²;(y-y₁)²],h₂=[(p_e(1)-x₁)²;(p_e(2)-y₁)²;(p_e(3))²]，W₂=(D′(G₁ ^TW₁G₁)^-1D′)^-1,D′=diag{x–x₁,y–y₁,r₁}；

55）待定位节点位置确定值

p=p_a ^0.5⊙sgn(p_e(1,2)-A₁)+A₁，

其中：sgn()为符号函数；

如果在p_a中的元素出现负数值的情况，则p=p_e(1,2)。

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