موقعیت یابی دستگاه های بی سیم با معیار میانه خطای کمترین مربعات وزن دهی شده در حضور سیگنال های مسیر غیر مستقیم

در این مقاله، یک روش موقعیت یابی مبتنی بر دستگاه بر اساس روش خطای کمترین مربعات وزن دهی شده ارایه می شود. مهم ترین چالش در تخمین موقعیت، اثر سیگنال های مسیر غیر مستقیم در گره های مرجع است که منجر به داده های خارج از محدوده و در نهایت کاهش دقت تخمین می شود. برای این منظور، یک روش جدید از طریق ترکیب روش شناسایی و حذف سیگنال های مسیر غیر مستقیم و روش وزن دهی گره های مرجع ارایه خواهد شد. چالش دیگر موقعیت یابی، وابستگی شدید سیگنال های مسیر غیر مستقیم به محیط انتشار سیگنال است. به همین دلیل به دست آوردن یک تابع توزیع برای تحلیل رفتار این پدیده بسیار پیچیده و زمان بر است به خصوص در روش های تخمین مبتنی بر دستگاه که فرآیند تخمین موقعیت در دستگاه های هدف متحرک با طول عمر باتری محدود صورت می پذیرد. بنابراین در این مقاله، یک روش شناسایی سیگنال های مسیر غیر مستقیم و وزن دهی گره های مرجع با پیچیدگی محاسباتی کم که بی نیاز از داشتن دانش اولیه درباره توابع توزیع بایاس سیگنال های مسیر غیر مستقیم است، معرفی خواهد شد. در این روش، از تعداد تکرار های گره های مرجع در گروه های تخمین مختلف به عنوان معیاری برای شناسایی سیگنال های مسیر غیر مستقیم و وزن دهی گره های مرجع استفاده خواهد شد. در نهایت با داشتن وزن های گره های مرجع، موقعیت دستگاه هدف توسط یک مسئله بهینه سازی غیرخطی مقید پیاده سازی و به کمک روش لاگرانژ حل می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش پیشنهادی عملکرد تخمین موقعیت را نسبت به روش های خطی و غیرخطی غیر وزنی بهبود می دهد. در روش پیشنهادی 35 درصد از خطاها مقداری کمتر از 25/0 متر دارند که نسبت به روش های دیگر بهبود حدود 30 درصدی را نشان می دهد. هم چنین 95 درصد از خطاها کمتر از 2 متر هستند و در مقایسه با روش هایی که وزن دهی در آن ها انجام نمی شود، دقت تخمین حداقل 20 درصد افزایش می یابد. هم چنین در مواردی که تعداد گره های مرجع یا تعداد گروه های تخمین کمتری در دسترس است، روش پیشنهادی قابلیت اطمینان بالاتری در تخمین موقعیت دارد. زمانی که حداقل 35 درصد از گره های مرجع دارای سیگنال های مسیر مستقیم هستند، دقت موقعیت یابی در روش ارایه شده بهبود قابل ملاحظه ای دارد.