西安电子科技大学李文刚获国家专利权
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龙图腾网获悉西安电子科技大学申请的专利一种基于MDS-IDBO算法的车辆簇协作定位方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119676635B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411857694.0,技术领域涉及:H04W4/02;该发明授权一种基于MDS-IDBO算法的车辆簇协作定位方法是由李文刚;吴浥尘;张溢泉设计研发完成,并于2024-12-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于MDS-IDBO算法的车辆簇协作定位方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于MDS‑IDBO算法的车辆簇协作定位方法,包括以下步骤:步骤1:构建多节点协作定位模型;步骤2:利用MDS‑MAP算法计算相对坐标;步骤3:利用IDBO算法进行锚节点定位修正;步骤4:使用步骤3中定位修正后的锚节点,按照步骤1和步骤2重新计算距离平方矩阵和节点相对坐标;步骤5:利用距离平方矩阵和节点相对坐标,以定位误差函数作为适应度函数代入IDBO算法,获取最优坐标变换矩阵并计算绝对坐标,本发明适用于通信技术领域,采用基于MDS‑MAP算法进行节点定位修正,可以很大程度上修正由于BDSGPS定位带来的误差,利用提出的IDBO算法对MDS‑MAP算法进行了优化,算法复杂度较低,计算时间短,定位精度高。
本发明授权一种基于MDS-IDBO算法的车辆簇协作定位方法在权利要求书中公布了:1.一种基于MDS-IDBO算法的车辆簇协作定位方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1:构建多节点协作定位模型; 步骤2:利用MDS-MAP算法计算相对坐标; 步骤3:利用IDBO算法进行锚节点定位修正; 步骤4:使用步骤3中定位修正后的锚节点,按照步骤1和步骤2重新计算距离平方矩阵和节点相对坐标; 步骤5:利用距离平方矩阵和节点相对坐标,以定位误差函数作为适应度函数代入IDBO算法,获取最优坐标变换矩阵并计算绝对坐标; 所述步骤3中,具体包括: 步骤3.1:计算GDOP; 步骤3.2:以GDOP作为适应度函数代入IDBO算法对锚节点的布局进行改进; 其中,MDS-MAP算法为多维标度定位算法; IDBO算法为蜣螂群算法; MDS-IDBO算法为多维标度定位算法与蜣螂群算法融合的算法; GDOP为测距测量误差与定位估计误差之间的比值,用于估计期望定位估计精度; 所述步骤3.1中,具体包括: 区域内共有N个节点,包括L个锚节点和M个待定位节点,在所有这些锚节点组合中,发现使无线传感器网络具有最小几何精度稀释GDOP的锚节点组合,鉴于具有已知位置的锚节点信息,第k种组合下的锚节点与未知节点之间的最短估计相邻信息矩阵为: t=1,2,...,M,a=1,2,...,L,则计算GDOP需要用到方向余弦构成未知节点的几何矩阵Gk为: 其中,和是节点利用x轴和y轴上的方向余弦计算得到的,和是利用MDS得到的未知节点初始估计相对位置坐标; 利用此矩阵计算网络的GDOP定义为: 其中: 所述步骤3.2中,以GDOP作为适应度函数代入IDBO算法对锚节点的布局进行改进,具体包括: 步骤3.2.1:种群初始化,给定初始参数; 步骤3.2.2:通过已有的目标函数,计算每个个体的适应度值; 步骤3.2.3:更新个体的位置; 步骤3.2.4:更新个体最佳位置和群体最佳位置,判断是否满足终止迭代条件,若满足,则停止并输出最终结果;若不满足,则返回继续执行算法; 所述步骤3.2.1中,具体包括: 1利用Tent映射生成N个蜣螂的初始位置xi; 其中,Θ是分段点参数,需要注意的是Θ取值为0.5时,x的数值需避免落入0.2,0.4,0.6,0.8中而导致系统呈现短周期状态,或是落入0,0.25,0.5,0.75中导致后续出现不动点; 2将上式生成的N个初始解xi按式生成相对应的N个反向初始解nxi; nxi=randUb-Lb-xi; 式中,Ub和Lb为当前蜣螂所在位置的上下界限; 3在求解最小值的优化问题中,将生成2N个xi和nxi的蜣螂所在位置的函数适应度值,对其进行顺序排列,选择前N个值作为初始化种群; 所述步骤3.2.2和3.2.3中,具体包括: 1滚球算子 当蜣螂前行无障碍时,其个体位置更新方程,即适应度函数的解如下: xit+1=xit+α×k×xit-1+b×Δx Δx=|xit-Xw|; 其中,t表示当前迭代次数,xit表示第i个蜣螂在第t次迭代中的位置信息,k∈0,0.2]为扰动系数,b为0,1之间的随机数,α取-1或1,Xw表示全局最差位置; 当蜣螂前进遇到阻碍时,它需要调整方向,获得新的路线;采用切线函数来获得新的滚动方向,滚动方向仅考虑为[0,π]之间;位置更新如下: xit+1=xit+tanθ|xit-xit-1|; 其中,θ为偏转角,其取值为[0,π]; 2繁殖算子 受自然界启发,提出一种边界选择策略模拟雌性蜣螂产卵的区域: Lb*=maxX*×1-R,Lb Ub*=minX*×1+R,Ub; 其中,X*表示当前最优位置也即所求优化问题的区域内最优解,Lb*和Ub*表示产卵区的下界和上界,R=1-tTmax,Tmax表示最大迭代次数,Lb和Ub代表优化问题的下极限和上极限; 雌蜣螂一旦选定产卵区,就会在该区域生产育雏球产卵;每只雌性蜣螂在每次迭代中只产生一个卵;产卵区的边界范围是动态的,主要由R值决定;因此,育雏球的位置在迭代过程中也是动态的,其定义如下: Bit+1=X*+b1×Bit-Lb*+b2×Bit-Ub*; 其中,Bit表示第t次迭代中第i个育雏球的位置信息,b1和b2均为D维的随机向量,D表示优化问题的维; 3觅食算子 雌蜣螂所产的卵会逐渐孵化出子蜣螂,其会从地下出来寻找食物,其最佳觅食区建模如下: Lbb=maxXb×1-R,Lb Ubb=minXb×1+R,Ub; 其中,Xb表示全局最优位置,Lbb和Ubb分别表示最佳觅食区的下边界和上边界; 子蜣螂的位置更新如下: xit+1=xit+C1×xit-Lbb+C2×xit-Ubb; 其中,xit表示第t次迭代中第i个子蜣螂在的位置,C1是服从正态分布的随机数,C2为0,1的随机向量; 4偷窃算子 执行偷窃算子的蜣螂的位置更新如下: xit+1=Xb+S×g×|xit-X*|+|xit-Xb|; 其中,xit表示在第t次迭代中第i个偷窃者的位置,g为服从正态分布的D维随机向量,S为常数; 为平衡算法全局寻优和局部开发的能力,在偷窃算子中引入动态权重策略,公式如下: 其中,a1在迭代前期较a2大,增加算法的全局寻优能力;a2在迭代后期逐渐增加,使算子具备跳出局部最优的能力; 改进后,执行偷窃算子的蜣螂的位置更新如下: xit+1=a1×Xb+a2×S×g×|xit-X*|+|xit-Xb|。
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