协同定位中的坐标配准策略研究

范英盛，齐小刚，刘立芳

（1. 西安电子科技大学 数学与统计学院，陕西 西安 710071; 2. 浙江警察学院 公共基础部，浙江 杭州 310053;3. 西安电子科技大学 计算机学院，陕西 西安 710071）

精确的位置信息，是为许多集群网络，包括机器人网络[1-3]、车联网[4]、无人机集群[5-6]、无人水面艇[7]等，提供服务或者实现完全自主导航[8]的基础。为了获取位置信息，一种可能的方案是为集群网络中的每个节点安装GPS或BDS[9]接收机，但部分应用场景在室内[10]、太空、下水管道、水下[11]等环境中，GPS信号容易受到多径干扰、遮挡等因素的影响，往往只有少部分节点能够得到精确的绝对位置信息，这一部分节点被称为锚节点，而没有位置信息的节点一般被称为未知节点。利用集群网络节点之间通信交互的过程中获得的相对测量信息辅助网络节点定位是解决缺少蜂窝系统基站和在GPS缺失环境下高精度定位的一种新思路[12-13]。相对测量信息包括相对距离测量、相对角度测量、相对速度测量等。本文只考虑基于相对距离测量的定位算法。基于测距的定位算法主要可分为两大类，单点定位和协同定位[14]。基于距离测量的协同定位按照建模思路的不同，可划分为两大类：1)将定位问题建模为一个非凸优化问题[15-17]，可通过基于半定规划[15](semidefinite programming，SDP)的算法或基于MDS[16-17](multidimensional scaling)的算法求解；2)将定位问题建模为一个非线性最小二乘问题[18]，可通过Gauss–Newton、Levenberg– Marquardt算法(LM)以及Powell’s Dog Leg 算法(DL)求解。

基于测距的协同定位算法给出的是集群网络的相对位置信息，这是因为当依据某种算法给出位置估计后，作任意的平移和旋转，依然能够满足距离约束。……