موقعیتیابی دستگاههای بیسیم با معیار میانه خطای کمترین مربعات وزندهی شده در حضور سیگنالهای 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 بدست 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 بهینه سازی غیرخطی مقید پیاده-سازی 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. با فرض اینکه فاصله بین گره‌های مرجع و دستگاه هدف 20 متر باشد و 30 درصد از گره‌ها مسیر غیر مستقیم باشند، در روش پیشنهادی 35 درصد از خطاها مقداری کمتر از 25/0 متر دارند که نسبت به روش‌های دیگر بهبود حدود 30 درصدی را نشان می‌دهد. همچنین 95 درصد از خطاها کمتر از 2 متر هستند و در مقایسه با روش‌هایی که وزن‌دهی در آن‌ها انجام نمی‌شود، دقت تخمین حداقل 20 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 35 درصد از گره‌های مرجع دارای سیگنال‌های مسیر مستقیم هستند،دقت موقعیت‌یابی در روش ارائه شده بهبود قابل ملاحظه‌ای دارد.