基于位置服务室内节点信道分配模型和可信度评估摘要：针对位置服务（LBS）在深度室内环境下将无法进行GPS定位问题,提出一种融合GPS、WiFi、ZigBee和蓝牙混合的LBS室内节点信道分配模型和可信度评估与控制方法。信道分配模型解决了组合信道分配包括业务负载判据和每个节点的可用射频及非重叠的射频信道的数量问题。通过对每一个接入点（AP）的信号强度建立与参考点的信号强度的预测模型，采用基于能量度量优化算法判断选择组合信道可信度，自适应选择性能好的邻居节点参与迭代优化。仿真结果表明，该方法能有效抑制通信干扰误差在网络内的扩散，降低定位复杂度，提高定位精度，同时提高整个网络的扩展性与鲁棒性。关键词：基于位置服务；信道分配；可信度；评估；能量度量：TN911.25；TP393.17文献标志码：A0引言随着物联网在芯片、传感器、近距离传输、海量数据处理，以及综合集成等领域的应用，要实现大量远程和移动的数据采集、传输和位置感知定位。在开阔的室外环境中，LBS常用的定位技术是GPS,但是，对室内定位信息需求与日俱增的今天，校园、博物馆、大型体育场馆、机场、展厅、写字楼、仓库、地下停车场和工厂车间等都需要使用准确的室内无线局域网定位信息［1-2］,但GPS定位存在局限性，在深度室内环境下将无法进行GPS定位。因此，GPS、WiFi、蓝牙和ZigBee射频识别技术串起了组合定位技术发展的主线［3-4］,除了WiFi、ZigBee和蓝牙节点以外，设备中的传感器、陀螺仪、罗盘、加速计等都可以为定位和追踪提供辅助数据，如图1所示。目前，无线网络感知信道分配与定位的研究大都集中在物理层［5-6］和MAC层［7］的功能上，如频谱感知技术。但对于更高层如路由层和应用层仍未有完善的研究，因为感知无线网络中频谱在时间和空间上存在间断性，使得感知无线网络中的信道路由设计面临很大的挑战［8］o文献［9］针对多跳感知无线网络设计了一种基于单信道的射频感知按需路由协议模型与算法；文献［10］针对多信道感知无线网络提出了一种利用Dijkstra算法的最小传输时延的算法;文献［11］针对信道分配控制提出了降低整个感知网络的干扰的规划算法；文献［12］设计了采用竞争或者分时调度的方法共享无线信道和定位协议，它解决了传统基于窗口竞争协议所引起的信道忙时竞争频繁和时延较大问题，使得局部分簇区域内部分节点能在短时间内无冲突地通告事件；文献［13］针对Sift.XMAC和调度协议的思想提出了一种混合型信道分配算法Crankshaft,该算法利用超帧结构和退避算法，缓解了感知无线网络中节点密集部署时的竞争问题；文献［14］把信道分配和路由相结合的问题分解成一系列的优化子问题，提出一种考虑负载和干扰的广义分割的mesh网络信道分配策略,解决了丢包率、冲突概率和业务流之间的公平性问题；文献［15-16］提出一种将链路调度和信道分配联合的新方法来优化感知无线网的容量和吞吐量。但上述算法在信道分配时对时间同步要求较高，广播时隙较少且集中，使得广播数据的发送效率较低；没有考虑移动节点的频谱资源的动态性和随机性，如果提高邻居发现过程执行的频率，节点能量消耗又太大；上述方法在分配控制上采用复杂的分布式控制，可能导致整个网络的抖动。在多信道室内感知无线网络中，由于频谱资源的动态性和随机性，相邻节点可能因为工作在不同信道上而无法通信，正在通信的节点可能因为随机移动节点的出现而中断链接，因此，针对随机移动节点引起各节点之间的可用信道集动态变化的特点，本文提出了一种在具有多信道的感知无线网络中基于位置服务(LocationBasedService,LBS)室内节点的信道分配模型。该模型用线性规划(LinearProgramming,LP)的联合路由和信道分配模型［17-18］对随机移动目标节点与射频进行建模，并用模型中参考节点占用授权频带的活动概率定义目标节点使用该授权频带的稳定性，寻找受目标节点影响最小的路由并在增加路由判据来选择在频谱中流量大的信道中完成信道分配，自适应判据跳变信道将表现差的信道进行屏蔽，改善与其他射频系统共存的性能。考虑业务负载和干扰的影响，使用空闲信道评估避免与其他非同步系统的冲突［19］。这种基于时隙的通信降低了2.4GHz...