一种基于校正无线电传播时间的室内三维定位模型

对室内终端进行基于无线通信基站的三维定位时,由于无线电在传播过程中,存在建筑物或树木遮挡、反射、折射等物理现象,导致基站到终端传播时间的测量值与精确值之间存在误差.为了减少上述误差对定位精度的影响,运用无线定位原理建立了一种基于校正无线电传播时间的改进的室内三维定位模型.通过对2016年全国研究生数学建模问题C题所提供的不同场景的数据分析,发现基站与终端无线电传播时间的测量值与其精确值之间存在线性关系,而且同一场景下近似有相同的线性关系,场景不同线性关系一般不同.基于这一现象,对基本的定位模型进行了合理的修正形成了改进的定位模型,数值实验表明改进的定位模型有很好的定位精度和鲁棒性.     

基于无线通信基站三维定位问题的求解模型

基于无线通信基站的三维定位相比于传统GPS定位有着诸多优势,技术有着广阔的应用前景和巨大的商业价值.针对基于无线通信基站的三维定位问题,首先分析建立TOA定位的初步模型.其次,基于对模型时钟误差、非视距传播误差、测量误差的分析,优化方程组的建立策略,基站排序,方程组系数修正的方式,使误差项的影响降到最小.最终由最小二乘法计算出定位结果.实验表明,定位模型的定位精度在1米左右,并且定位精度随基站数目的增多而增高.     

基于无线通信基站的室内三维定位问题

三维定位问题是现代商用通信网络中对于定位系统存在的一个真正具有技术难度的挑战.根据视距传播环境和非视距传播环境的到达时间的数据集,建立线性误差模型;对于无真实位置的竞赛数据集,定义竞赛数据定位误差评估模型;基于不同的空间场景,提出基于空间单元的定位算法;面对高度误差明显高于平面误差的问题,设计基于高斯加权的误差补偿模型;针对最优定位精度最少基站问题,提出基于贪心策略的基站选择算法;考虑轨迹连续性,设计轨迹准确性验证的10-fold交叉验证方法;基于测量距离有限的真实环境,分析平均"连接度数"与定位精度的关系.实验结果表明,提出的定位算法在有效基站数大于等于5时,能获得较好的定位精度.     

多基站下基于信号到达时间的室内三维定位

对基于无线电信号的到达时间(TOA)的定位技术进行了研究.首先,建立了TOA测量值与真实值间的函数关系,通过求解含惩罚项的非线性最小二乘问题实现终端定位和噪声估计,并在已有研究的基础上提出了Alternating Iterative Reweighting(AIR)算法;其次,利用基站之间的几何位置进行筛选,根据每个终端信息完成自适应的最少基站的选择及定位;并结合物理特性实现终端运动轨迹预测;最后,根据基站通信半径筛选出可被定位终端,完成定位精度与终端平均连接度数之间关系的建模.     

基于多元线性回归分析和Chan算法的三维精确定位研究

基于无线通信基站的室内三维定位问题主要是在已知TOA和基站三维信息的情况计算出终端的位置信息,实际上就是求解方程组中的未知数.首先建立通用模型和算法求解出终端的定位,接着通过优化得到使用尽量少的基站数目实现近似最优精度的定位,然后利用提出的算法实现终端移动轨迹的二维定位,最后结合实际情况,考虑了基站的有效测量距离并设计了有效基站识别算法对问题进行了分析.     

一种非视距环境下基于TOA三维定位的新方法研究

为消除非视距环境对TOA三维定位带来的误差,引入演化博弈模型,以各个测量基站作为博弈局中人,为非视距环境下的TOA三维定位问题建立了一般形式的复制动态模型.研究提出了基于演化博弈的TOA定位算法,通过迭代计算消除非视距误差,获得移动端的位置估计.进一步地,针对基站位置分布明显不均的情况,在演化博弈TOA定位算法的基础上,通过构造虚拟基站和虚拟测量值,提出了基于虚拟基站的三维定位算法.实验对比显示基于演化博弈的TOA定位算法略优于经典定位算法,在基站位置分布明显不均的情况下,基于虚拟基站的三维定位算法效果较明显.     

无线传感器网络三维定位算法

基于在传感器网络中基站能够测量未知节点(M)S发出的辐射到达不同基站的时间差和它们之间的相对角度,提出了一种基于TDOA/AOA混合三维定位算法,根据基站测得的到达时间差(TDOA)和到达角度(AOA),将两种信息进行融合,建立节点位置估计值的混合算法,得到三维空间内的无线传感器节点坐标.仿真结果表明:在AOA测量值精度比较高时,此种混合算法能够实现比其他算法更好的定位性能     

通信中的无线信道“指纹”特征建模研究

针对不同场景下的无线信道场景识别问题,基于实测数据建立了时域、频域、图域"指纹"特征模型,提取出时延拓展、1/10带宽、多普勒频移、频带极大值数、信息熵共计五个"指纹"特征.基于"指纹"特征模型建立了"场景识别"模型、"区域划分"模型和指标评价模型,仿真结果表明模型能够合理有效区分不同场景下的无线信道.     

测量误差数据下偏正态众数回归模型的参数估计

现有对回归模型的研究大多仅限于直接观测的解释变量,忽略数据的测量误差将增加模型参数的估计偏差.目前关于测量误差模型的研究主要集中在回归误差服从正态分布的假设,这种假设不适用于研究非对称的数据.对于偏斜数据,众数的代表性优于均值和中位数.本文基于测量误差数据介绍了偏正态众数回归模型,并通过EM算法估计了模型的参数.模拟研究的结果表明,协变量带测量误差下的众数回归比均值回归有更好的表现.通过实例分析进一步表明了所提出模型和方法的有效性.     

单变量空间自回归测量误差模型的参数估计

本文在经典的空间自回归模型中引入测量误差,从只有一个自变量入手,构建单变量空间自回归测量误差模型,探讨自变量存在的测量误差对空间自回归模型的影响,建立单变量空间自回归测量误差模型的参数估计方法和算法,通过数值模拟验证估计方法的可行性和可靠性.     

Method for parallel construction of a committee of decision tree for processing the electroencephalography signals

A method for parallel construction of a classifier ensemble for solving the problem of localization of neuron sources within the brain on the basis of the analysis of electroencephalography signals is described. The idea of the proposed parallel numerical method consists in the consideration of the source parameters as attributes of decision tress constructed in parallel. The method is based on formation of a training data set from an experimental signal and construction of a classifier on the basis of the value of error of the potential, that is, the difference between the measured and model values of the potential. The efficiency of parallelization of the localization problem, namely, the data distribution between processors, and the distributed training of the ensembles of decision trees are considered. Analysis of the scalability of the problem of construction of a classifier ensemble with a increase in the number of processors in the course of solution of the problem of localization of a neuron source on multiprocessor computational complexes is presented. The parallel source localization algorithm is developed for architectures with either common or distributed memory. The algorithm is realized using the MPI technology; a hybrid model of parallel calculations using MPI and OpenMPI is also discussed.     

基于噪声误差模型的不规则区域室内定位和锚点分布优化

结合实际工业背景,研究了一类在不规则区域且误差不服从高斯分布的室内无线定位问题.给出了噪声误差模型, 在对多个传统定位算法进行性能分析的基础上,研究了待定位区域内锚点阵列的分布, 改进了多锚点阵列下的定位方法,并提出基于Delaunay三角剖分锚点分布优化模型和求解方法.     

Randomized heuristics for handover minimization in mobility networks

A mobile device connects to the cell tower (base station) from which it receives the strongest signal. As the device moves it may connect to a series of towers. The process in which the device changes the base station it is connected to is called handover. A cell tower is connected to a radio network controller (RNC) which controls many of its operations, including handover. Each cell tower handles an amount of traffic and each radio network controller has capacity to handle a maximum amount of traffic from all base stations connected to it. Handovers between base stations connected to different RNCs tend to fail more often than handovers between base stations connected to the same RNC. Handover failures result in dropped connections and therefore should be minimized. The Handover Minimization Problem is to assign towers to RNCs such that RNC capacity is not violated and the number of handovers between base stations connected to different RNCs is minimized. We describe an integer programming formulation for the handover minimization problem and show that state-of-the-art integer programming solvers can solve only very small instances of the problem. We propose several randomized heuristics for finding approximate solutions of this problem, including a GRASP with path-relinking for the generalized quadratic assignment problem, a GRASP with evolutionary path-relinking, and a biased random-key genetic algorithm. Computational results are presented.     

基于活动延期风险加权时差的资源受限项目调度鲁棒性度量

在项目调度鲁棒性研究中,当活动出现延期风险时,由于各活动性质不同,其延期风险权重也不同,权重越大的活动越有可能影响项目的完工时间。针对资源受限项目调度问题,提出一个基于活动延期风险加权时差的鲁棒性度量新指标。在出现不确定因素干扰时,该指标不仅考虑了活动延期风险权重的影响,同时为实现时差在多个任务之间的共享,还考虑了紧前任务数量的影响。建立一个以加权时差最大化为目标的资源受限项目调度鲁棒优化模型,并针对模型特点,设计了基于禁忌搜索的模拟退火算法。最后,通过算例验证了该度量方式和算法的合理性和有效性,对比分析结果表明所提出的指标优于现有的度量指标,较好地满足了项目调度质量鲁棒性的要求。     

集装箱码头泊位计划的鲁棒优化模型

针对集装箱码头作业中的不确定性因素,构建泊位计划的鲁棒优化模型与算法,目的是降低不确定性因素对集装箱码头作业系统的影响。首先,提出泊位计划鲁棒性度量指标,利用算例对各指标的效果进行分析。在此基础上,设计泊位计划鲁棒优化的两阶段优化算法。算法的第一阶段不考虑泊位计划的鲁棒性,以船舶总延误时间最小为目标;算法的第二阶段以所选择的鲁棒性指标最大为目标,以第一阶段获得的船舶总延误时间为约束条件,获得鲁棒调度方案。最后,研究作业资源(装卸桥数量)的变化对泊位计划鲁棒性的影响。算例分析表明,权重松弛量是有效的度量泊位计划鲁棒性的指标,两阶段算法可以有效解决泊位计划鲁棒优化问题。