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 موقعیت­یابی مبتنی بر دستگاه بر اساس روش خطای کمترین مربعات وزن­دهی شده ارائه می­شود. مهم­ترین چالش در تخمین موقعیت، اثر سیگنال­های مسیر غیر مستقیم در گره­های مرجع است که منجر به داده­های خارج از محدوده و در نهایت کاهش دقت تخمین می­شود. برای این منظور، یک روش جدید از طریق ترکیب روش شناسایی و حذف سیگنال­های مسیر غیر مستقیم و روش وزن­دهی گره­های مرجع ارائه خواهد شد. چالش دیگر موقعیت­یابی، وابستگی شدید سیگنال­های مسیر غیر مستقیم به محیط انتشار سیگنال است. به همین دلیل بهدست آوردن یک تابع توزیع برای تحلیل رفتار این پدیده بسیار پیچیده و زمان­بر است به خصوص در روش­های تخمین مبتنی بر دستگاه که فرآیند تخمین موقعیت در دستگاه­های هدف متحرک با طول عمر باتری محدود صورت می­پذیرد. بنابراین در این مقاله، یک روش شناسایی سیگنال­های مسیر غیر مستقیم و وزن­دهی گره­های مرجع با پیچیدگی محاسباتی کم که بی­نیاز از داشتن دانش اولیه درباره توابع توزیع بایاس سیگنال­های مسیر غیر مستقیم است، معرفی خواهد شد. در این روش، از تعداد تکرار­های گره­های مرجع در گروه­های تخمین مختلف به عنوان معیاری برای شناسایی سیگنال­های مسیر غیر مستقیم و وزن­دهی گره­های مرجع استفاده خواهد شد. در نهایت با داشتن وزن­های گره­های مرجع، موقعیت دستگاه هدف توسط یک مسئله بهینه­سازی غیرخطی مقید پیاده­سازی و به کمک روش لاگرانژ حل می­شود. نتایج شبیه­سازی نشان می­دهد که روش پیشنهادی عملکرد تخمین موقعیت را نسبت به روش­های خطی و غیرخطی غیر وزنی بهبود می­دهد. در روش پیشنهادی ۳۵ درصد از خطاها مقداری کمتر از ۲۵/۰ متر دارند که نسبت به روش­های دیگر بهبود حدود ۳۰ درصدی را نشان میدهد. هم­چنین ۹۵ درصد از خطاها کمتر از ۲ متر هستند و در مقایسه با روش­هایی که وزن­دهی در آن­ها انجام نمی­شود، دقت تخمین حداقل ۲۰ درصد افزایش می­یابد. هم­چنین در مواردی که تعداد گره­های مرجع یا تعداد گروه­های تخمین کمتری در دسترس است، روش پیشنهادی قابلیت اطمینان بالاتری در تخمین موقعیت دارد. زمانی که حداقل ۳۵ درصد از گره­های مرجع دارای سیگنال­های مسیر مستقیم هستند، دقت موقعیت­یابی در روش ارائه شده بهبود قابل ملاحظه­ای دارد.