基于UWB定位的基站部署优化方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114245316A(43)申请公布日2022.03.25(21)申请号202210082676.4(22)申请日2022.01.24(71)申请人浙江正泰中自控制工程有限公司地址310000浙江省杭州市杭州经济技术开发区6号街260号(72)发明人陈军松孔谨于晨洁毛龙金成杰(51)Int.Cl.H04W4/029(2018.01)H04W28/06(2009.01)H04W88/08(2009.01)权利要求书3页说明书8页附图4页(54)发明名称基于UWB定位的基站部署优化方法及系统(57)摘要本申请提供了一种基于UWB定位的基站部署优化方法及系统。其中，该方法包括：获取基站在室内空间的可部署区域，确定可部署区域的空间约束，并对可部署区域进行网格划分，在每个网格中随机生成一组基站位置组合，记为初始基站位置组合；将可部署区域内的所有基站种群分为两个种群，以初始基站位置组合为初始值，基站部署GDOP最小、定位均方根误差最小以及基站个数M最小为优化目标，采用改进的自适应遗传算法和莱维飞行策略算法分别对两个种群中的基站进行位置更新，从而进行基站组合优化，得到最优的基站部署组合。通过本申请可以提高基站部署方法的合理性。CN114245316ACN114245316A权利要求书1/3页1.一种基于UWB定位的基站部署优化方法，其特征在于，所述方法包括：获取基站在室内空间的可部署区域，确定所述可部署区域的空间约束，并对所述可部署区域进行网格划分，在每个所述网格中随机生成一组基站位置组合，记为初始基站位置组合，其中，所述空间约束为可部署区域在方向维度的上界和下界，所述每个网格区域中包括M个基站；将所述可部署区域内的所有基站种群分为两个种群，以所述初始基站位置组合为初始值，基站部署GDOP最小、定位均方根误差最小以及基站个数M最小为优化目标，采用改进的自适应遗传算法和莱维飞行策略算法分别对所述两个种群中的基站进行位置更新，从而进行基站组合优化，得到最优的基站部署组合。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取基站在室内空间的可部署区域包括：检测所述室内空间是否为规则的长方体空间结构，若否，则根据所述室内空间凹凸角边的两条边作延长线，延长线相交的区域则为所述室内空间的可部署区域。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改进的自适应遗传算法包括：选取第一种群的随机数，并将其定义为指针P，所述第一种群个体在L个相等距离的指针集合[P,P+1,…,P+L‑1]中按照在第一种群位置进行随机遍历采样选择；获取自适应变化的非一致交叉的交叉概率，其中，所述交叉概率为，为最大交叉概率，为最小交叉概率，为种群平均适应度，为参数适应度，为种群最大适应度；选取所述第一种群的个体作为探索个体，所述每个探索个体产生S个变异个体的表达式为，，其中，为探索个体，为生成的S个变异个体，服从(0,1)的高斯正态分布随机数，R为变异的范围，V为搜索范围，为最大迭代次数，k为当前迭代次数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述可部署区域的所有基站种群按照适应度排序，并分为两个数量不等的种群，包括：从50%到100%之间随意获取一个数值，记为种群划分的排序值，其中，所述适应度排序处于所述种群划分的排序值之前的个体，记为第一种群，其余基站记为第二种群；所述第一种群采用改进的自适应遗传算法对基站位置进行更新；所述第二种群采用莱维飞行策略算法对基站位置进行更新。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站部署GDOP最小、定位均方根误差最小以及基站个数M最小为优化目标具有优先级，优先级从高到低依次为GDOP、均方根误差以及基站个数M，其中所述三个优化目标对应的函数包括：所述基站部署GDOP的函数为，其中，Q为误差协方差矩阵；所述定位均方根误差的函数为：2CN114245316A权利要求书2/3页；，其中，表示实际坐标值，表示定位估计值，N表示每个网格的基站组合中最多可部署基站数量；所述基站个数最小的函数为：；，，其中，表示两个不同基站i和l之间的距离，表示两个不同的基站之间允许的最小距离。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述改进的自适应遗传算法以所述GDOP的函数为适应度函数，对所述第一种群进行位置更新；所述莱维飞行策略算法以所述定位均方根误差的函数为适应度函数，对所述第二种群进行位置更新。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进行基站组合优化，得到最优的基站部署组合之前还包括：计算通过改进的自适应遗传算法和莱维飞行策略算法更新之后基站位置的GDOP和均方根误差，对所述GDOP和均方根误差进行升序排序，并记录两者最小的个体位置和优化次数；检测是否到达预设的优化次数，若