面向无线定位的多源不确定性建模与分析方法研究

Many uncertainties are the main factor, which determine the accuracy of wireless localization-based decision-making information in engineering application. So there exists following key issues to be solved in wireless localization: deeply analyze and research on uncertain factors, perform modeling the uncertainty from multiple resources, explore and mine the effective uncertain analysis methods, and on the basis of the above research on uncertain management and assessment in wireless localization..This project is planned to be mainly studied from modeling and methodological aspects, and they are as followings: (1) For the modeling problem of multiple uncertain factors in wireless localization, analyze and research on the source and impact of multiple resource uncertain factors, research and propose uncertain modeling and general analysis methods; (2) For the problem of uncertainty management in distance estimation, research and proposed the analysis methods including quantization, representation, sensitiveness analysis and propagation;(3) For uncertainty problem of the model and its parameters in localization computing, research and proposed the method of interval regeneration particle filter based dynamic localization and particle distribution based uncertainty evaluation methods of localization result, construct the uncertainty processing methodological system in wireless localization..Through researches mentioned above, we provide theoretical and method support for uncertain processing in wireless localization with multiple uncertain resource, and also provide theory and method reference for other fields.

诸多不确定性是影响无线定位在工程应用中提供位置决策信息准确性的主要因素。因此,深入分析无线定位不确定性因素，开展多源不确定性建模，并挖掘有效的不确定性分析方法，实现不确定性管理和定位不确定性评估，是目前无线定位研究中亟需解决的关键问题。.从建模和分析方法两个层面开展研究：（1）针对多种不确定性因素问题，分析无线定位中的不确定性因素及影响机理，研究并提出多源不确定性建模和一般性分析方法，解决不确定性建模问题；（2）针对距离估计不确定性问题，研究并提出输入不确定性的量化、表达、敏感分析和传播的分析方法，解决距离估计中不确定性管理问题；（3）针对定位计算不确定性问题，研究并提出区间再生粒子滤波动态定位和区间粒子分布的定位不确定性评估方法，解决模型及参数不确定性问题；.通过本项目研究，探索多源不确定性因素情况下的无线定位方法的理论依据和解决方法，也为其它领域不确定性处理提供理论基础和方法参考。

没有位置信息的感知数据是没有意义的，位置信息对于诸多基于位置服务的应用系统具有重要的意义。然而复杂环境中的诸多不确定性因素导致了无线定位误差较大，难以满足应用系统的需求。因此，课题深入分析无线定位不确定性因素，开展多源不确定性建模和不确定性分析方法研究，构建完整的无线定位不确定性分析方法体系，课题开展了不确定性影响机理分析、距离估计的不确定性分析和无线定位的不确定性分析。1）在不确定性影响机理分析方面，课题系统性地提出了输入参数的不确定性建模（基于区间数的不确定性评估和表达）、中间结果的不确定性建模（敏感和传播分析）、输出结果的不确定性建模（不确定性综合）方法；2）系统分析了距离估计的不确定性，包括显性表达模型和隐性表达模型的敏感分析、传播和综合，通过仿真和实验验证了分析方法的可行性和有效性；3）系统分析了定位计算的不确定性，以三边定位为例，分析了不确定性敏感、传播和综合。并在此基础上，提出了质量评估和自适应优化选择的定位方法，实验结果证明了该方法的有效性和可行性。4）动态定位及其结果的不确定性评估方面，课题提出了基于卡尔曼滤波的动态定位和基于粒子滤波的动态定位，并对定位结果不确定性进行了评估；5）定位系统的验证和评估平台构建方面，构建了基于NanoLoc的无线自组织高精度定位验证评估系统和基于UWB的定位验证评估系统，为课题提出的定位不确定性分析方法和定位改进方法的验证和评估提供支撑。. 课题在不确定性分析的研究成果为发现定位过程中重要的不确定性因素、不确定性量化和表达、敏感和传播分析、以及采取有效措施提高距离估计精度、定位精度提供重要的理论依据和解决方法。同时课题开展系统性的不确定性分析理论和方法为其它领域中的不确定性分析提供重要的理论基础和方法参考。