基于改进免疫粒子群优化算法的室内可见光通信三维定位方法

针对室内可见光通信中3维定位精度不高和定位时间较长的问题,该文提出基于改进免疫粒子群(IIMPSO)算法的室内可见光通信(VLC) 3维定位方法。通过分析室内多径效应,选取合适的视场角(FOV)以减少反射影响,同时完善了倾斜状态下的定位模型,并采用卡尔曼滤波算法以降低环境干扰对接收功率的影响,在此基础上与改进的免疫粒子群算法相融合。仿真结果表明,在5 m×5 m×3 m的室内环境中,该文所提出的3维定位系统平均定位误差为0.031 m,定位时长为2.3 s。与现有的3维定位系统进行比较,其定位精度与收敛速度均得到明显改善。     

基于改进粒子群算法的室内可见光定位研究

为了提高现行室内可见光定位系统的定位精度，提出考虑噪声干扰的动态惯性权重及认知因素的改进型粒子群算法。首先，将决定定位精度的欧式距离转换为目标函数最小值优化问题；其次，利用惯性权重动态赋值，增强粒子群算法初期的全局搜索能力和后期的局部搜索能力；然后，利用正弦函数使得个体认知因素值非线性地减小，利用余弦函数使得群体认知因素值线性地增加，以进一步提升定位精度；最后，通过仿真与实验测试对所提定位算法进行验证。仿真测试结果表明，在5 m×5 m×3 m和5 m×4 m×3 m两种定位模型中，在0,0.5,1.0和1.5 m四个高度平面的空间定位平均误差分别为0.65和0.54 cm;实验结果显示，在搭建的1 m×1 m×0.8 m和1 m×0.8 m×0.8 m室内空间中的平均定位误差分别为2.67和1.81 cm。     

基于改进海鸥优化算法的可见光室内定位研究

为提高室内定位精度,提出了一种基于黄金正弦与Sigmoid连续化海鸥优化算法(GSCSOA)的接收信号强度(Received Signal Strength Indication,RSSI)可见光室内定位技术。传统的海鸥优化算法(SOA)收敛速度慢、寻优精度低,在海鸥搜寻过程中引入Sigmoid函数使算法在后期快速收敛,在海鸥扑食过程中加入黄金正弦机制能提高算法的寻优能力。在6 m×6 m×3 m的房间顶板上按3×3的网格状布设9盏LED灯,经过实验表明:利用传统的RSSI定位估计算法得到的定位精度为1.28 m,改进的海鸥优化算法结合RSSI的定位算法得到的定位精度为7.17 cm。显然,改进后的室内定位算法精度更高,可应用于大部分的室内定位场所。     

基于双BP神经网络的室内可见光定位算法

为提高室内可见光定位的精度,提出了一种基于双反向传播(BP)神经网络的单发光二极管(LED)灯室内定位算法。首先在定位区域内使用BP神经网络确定待测目标粗略的位置范围,然后以该位置范围为限制条件,再次使用BP神经网络实现更精确的定位。室内定位系统采用单个LED灯作为发射器,3个水平光电探测器作为接收器接收光功率,避免了使用多个LED灯在定位时引起的光源符号间干扰。仿真结果表明:在3 m×3 m×3.5 m的定位区域内,提出算法的平均定位精度可达0.0042 m,比传统的室内可见光定位算法高。     

基于反向学习策略的自适应花授粉接收信号强度指示室内可见光定位

为提高大型室内场所的定位精度,提出一种基于改进自适应花授粉算法的接收信号强度指示(RSSI)可见光定位方案。利用固定在屋顶呈网格型排布的LED发送位置信息,接收端采用基于反向学习策略和自适应花授粉算法的RSSI定位方法实现精确定位。传统花授粉算法具有易陷入局部最优、缺乏变异机制等缺点,利用反向学习策略可使初始种群分布更加均匀,通过提高种群多样性可使算法跳出局部最优;采用有利于全局广泛搜索的自适应移动因子提高收敛速度。在100 m×100 m×100 m大型室内场所的一层100 m×100 m×10 m的空间中,考虑热噪声和散射噪声干扰的情况,经过多次仿真可得,相比于传统定位算法,随机灯排布下采用改进花授粉的RSSI算法的定位误差小于±1 cm;采用网格型灯排布结合改进定位算法的室内可见光定位系统时,定位精度得到明显提升,定位时间大幅缩短。该方案具有定位精度更高、计算速度更快、工作稳定等优点。     

改进的免疫粒子群算法在TDOA定位中的应用

针对无线传感器网络中的TDOA节点无源定位估计中的非线性优化问题,提出了一种改进的免疫粒子群优化(Immune Particle Swarm Optimization, IPSO)的TDOA定位算法。该算法在自适应粒子群算法的基础上,引入免疫过程,增加了粒子种群的多样性,平衡局部搜索能力和全局搜索能力,有效地解决粒子易陷入局部最优问题,更快收敛到全局最优解。仿真结果表明,提出的算法相比于标准粒子群算法、自适应粒子群算法、Chan算法,当基站数量仅为4～5个、半径达到100 m时定位精度仍然较高,当加入随机噪声时,性能更加稳定,鲁棒性较好。     

基于像素距离加权的室内成像定位研究

针对室内成像定位技术受随机噪声的影响较大、定位误差较高的问题,提出了一种基于像素距离加权的室内成像定位技术。在室内屋顶布设多个红外LED,依靠成像传感器获得红外LED信标的像点,将成像点到成像传感器中心的像素距离作为加权因子引入室内成像定位算法中,可以有效地提高室内定位精度。并进行了仿真实验,实验选择4m×4m×3m的空间区域模拟室内环境,当布设的红外LED信标数量为3时,应用改进后的算法可以获得10cm以内的定位误差性能,并且误差波动不超过5cm。另外,随着布设信标数量的增加,定位误差继续减小。改进后的定位算法有效地提高了室内定位的精度以及成像定位算法的普适性。     

基于跳距修正粒子群优化的WSN定位算法

针对DV-Hop算法在节点随机分布的网络拓扑环境中存在较大误差的问题,提出了一种基于跳距修正粒子群优化的定位算法WPDV-Hop(weight PSO DV-Hop)。本算法通过对锚节点广播的数据分组结构进行了改进,对参考锚节点的平均每跳距离的误差进行加权处理以及用改进的粒子群(PSO)算法对定位中的迭代过程进行优化,实现WPDV-Hop定位算法的全面改进,以提高定位精度。仿真结果表明,改进的算法与原始算法相比,定位精度和算法的稳定性有明显提高。     

基于PSO-BP算法的无线传感器网络定位优化

在研究现有定位算法的基础上,针对基于接收信号强度指示(RSSI)定位模型中的参数易受环境影响等问题,提出了一种新型的粒子群优化(PSO)算法与后向传播(BP)神经网络相结合的算法.BP网络算法权值的修正依赖于非线性梯度值,易形成局部极值,同时学习次数较多,需先通过粒子群算法进行优化.为了提高定位精度,首先采用速度常量法滤波处理,然后通过改进的混合优化算法对BP神经网络初始权值和阈值进行优化,并分析算法的性能.试验中隐层节点个数采用试错法,从12到19变化,以确定合适数目.实验结果表明,与一般加权算法和传统BP算法相比,改进的混合优化算法可大幅改善测距误差对定位误差的影响,同时可使25 m内最小定位误差小于0.27 m.     

基于改进WKNN的蓝牙室内定位方法

大型商超、地下停车场等公共场所对室内定位的需求迫切，而GPS定位技术无法实现室内定位。针对传统定位算法定位精度低的问题，文中提出一种基于改进WKNN的蓝牙室内定位方法。首先构建欧氏距离与曼哈顿距离融合的相似度度量函数，改进权值的计算方法；在此基础上，针对偏差较大的跳跃点以及长时间连续定位采集数据量庞大的特点，提出一种基于粒子群的滤波算法，使预测轨迹更贴近真实轨迹。实验结果表明：与传统WKNN算法相比，所提方法定位精度提高约40 cm；相比传统的卡尔曼滤波，基于粒子群的滤波算法可以进一步将定位精度提高约4 cm。