基于图结构任务调度的并行测距方法技术

本发明专利技术公开了一种基于图结构任务调度的并行测距方法，主要解决目前声学测距时耗时久成本高的问题。主要方案为：1)在N个移动设备中选取一个作为主节点，将其余移动设备与该主节点相连接构成测距网络；2)主节点发布测距任务，生成测距的总任务集Γ；3)生成单步测距任务集Γq并进行测距；4)在单步测距任务集Γq和总任务集Γ中删除测距成功和测距失败且达到重试次数上限的任务，判断Γq和Γ的状态：若Γq不为空，则测距失败任务重试次数加1，返回步骤3)；若Γq为空，则再判断总任务集Γ状态：若Γ不为空，则返回步骤3)，否则，则测距结束。本发明专利技术并行测距用时短，设备携带方便，适用范围广，可用于大范围的多节点定位。

【技术实现步骤摘要】
基于图结构任务调度的并行测距方法
本专利技术属于定位
，特别是一种并行测距方法，可用于对多移动设备的定位。技术背景随着移动终端的普及与快速发展，移动设备的定位需求也越来越大，目前最流行的定位技术即依靠GPS卫星并结合网络信号、基站进行综合定位。通常在信号良好的室外条件下，基站与卫星的信号都能稳定的给移动设备提供位置信息，能精确到十几米甚至几米的范围。但是，一旦进入有信号干扰的地方，卫星信号则不再能够提供上述程度的精确度，其定位精度将降至几百米的范围。而网络信号抗干扰能力甚至不如卫星信号，在受到较严重的干扰时通常都是网络信号与卫星信号同时失效，使得定位精度进一步下降。因此，利用其它方式进行定位的技术在近年来开始逐步发展，并取得了初步的成果，其中利用声学测距来进行定位倍受人们关注。现有声学测距方法主要有以下几种：专利公开号为CN104101863A的“基于智能移动设备的定位系统和定位方法”，该方法提供了一种基于智能移动设备的定位系统和定位方法，通过设置发送音频信号的若干个定位器，利用智能移动设备接受所述定位器发出的音频信号，进而实现智能移动设备的定位。该方法的不足之处在于定位器至少需要若干个，增加了系统搭设成本。且需要固定在某个地方才能在该区域进行定位，每次更换地方都需要将多个定位器重新设置，消耗时间久，从而造成目前不便推广的现状。专利公开号为CN104459703A的“一种声纳测距方法和移动设备”，该方法的实现步骤是：先发射超声波信号；再利用超声波信号与反射信号的发射和接收时间差，根据时间差获得时间值，最后根据时间值以及超声波信号的传播速度，获得测距距离。该方法的不足之处在于只能在两台设备之间进行互相定位，无法处理多点定位。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于图结构任务调度的并行测距方法，以减少信号干扰环境中的测距耗时和降低设备成本的前提下，进行多点测距定位。本专利技术的技术方案是：通过移动设备wifi自建局域网，利用移动设备将测距任务映射成图结构来生成并行测距任务进行测距，其实现步骤包括如下：(1)根据移动设备数量设网络中有N个节点，并在在众多设备中选定一个移动设备作为主节点M，其它节点作为从节点，并分别与主节点连接构成整个测距网络；(2)主节点M发布测距任务，生成测距的总任务集Γ＝{Tij}，再由并行测距调度算法生成单步测距任务集Γq，其中Tij表示第i个节点与第j个节点之间的待测距离，1≤i≤N,1≤j≤N,i≠j；(2a)将当前总任务集Γ映射为一个图G，图中顶点即测距任务的节点，边则对应于测距任务；设置测距任务重试次数上限r，将所有测距任务的重试次数初始化为1；(2b)初始化单步测距任务集Γq和发射节点集Iq，使其全为空集，设置节点测量次数m，将所有节点的被测次数m初始化为0；(2c)从图G中选择至少有一条临边且m为0的节点作为发射节点i，将节点i加入到发射点集Iq，任取与发射节点i连接的一点作为应答节点j，将节点i与节点j被测次数m置1，生成测距任务Tij，并将其加入到单步测距任务集Γq；以此方法继续寻找下一个发射点以及其对应的应答节点，将所有节点进行配对生成测距任务加入到单步测距任务集，对剩下的独立节点则保留至下次测距任务；(3)依据单步测距任务集Γq及其中的发射节点集Iq和各发射节点对应的应答节点进行测距：(3a)指示所有发射节点集中的节点i∈Iq通过发射器发射相应的声音信号Si，同时节点自身对该信号通过接收器进行接收，记录发射节点i自身接收到信号Si的时间T1i；(3b)指示所有发射节点对应的应答节点j通过接收器接收发射节点i的标示信号Si，并记录接收到信号Si的时间T2i；(3c)应答节点j收到信号Si后发射应答信号Sj，同时对该信号进行接收，并记录应答节点j自身接收到信号Sj的时间T1j；(3d)发射节点i接收应答节点j的应答信号Sj，并记录接收到相应信号的时间T2j；(4)根据(3)中所记录的时间信号，计算出发射节点与应答节点之间的距离；(5)判断单步任务集Γq与总任务集Γ的状态，直至任务全部测完；(5a)将测距成功和测距失败但到达重试次数上限的任务Tij从单步测距任务集和总任务集Γ中删除；(5b)判断单步测距任务集Γq是否为空：如果不为空，说明存在测距失败且重试次数未达到上限的测距任务Tij，将该任务重试次数加1，并将该测距任务Tij重新加入到总任务集Γ，再返回步骤(2b)生成下一次单步测距任务集Γq重新测试；如果为空，则进一步判断总任务集Γ是否为空，若总任务集Γ不为空，则返回步骤(2b)，若总任务集Γ为空，则测距完成。本专利技术具有如下优点：1)本专利技术由于只需要多部移动设备测距，不需要其他的辅助设备及仪器，设备成本低。2)本专利技术由于只用主节点移动设备开启wifi模块，建立局域网来进行通信，不需要依赖运营商的各种通信网络，不仅保证了通信的实时性，而且连接速度快，对外界的依赖小。3)本专利技术由于是利用移动设备来进行声波定位，对测距定位的环境及地点没有限定，同时由于移动设备可随意移动，故灵活方便，适应性强。4)本专利技术由于是由并行测距来进行定位，测距时间比传统的串行测距时间要短数倍，故能节约时间成本，提高了定位效率。附图说明图1为本专利技术的实现流程图；图2为本专利技术中测距总任务集映射示意图；图3为本专利技术中的两台移动设备之间测距示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的描述。参照图1，本专利技术的具体实现步骤如下：步骤1，利用移动设备搭建测距网络。假设有12个移动设备，通过12个移动设备搭建测距网络：本实例中要求利用移动设备发射信号进行测距，其中的移动设备为手机或平板电脑或者其他具有声音收发功能、wifi模块以及具有计算能力的设备，本实例中的移动设备采用的是手机，据此，本步骤的实现如下：根据移动设备数量设网络中有N个节点，并在在众多设备中选定一个具有接收和发布功能的移动设备作为主节点M，其它节点作为从节点，主节点移动设备开启wifi模块建立热点，用于管理整个测距定位的过程，从节点通过wifi搜索功能找到热点并加入该测距网络，以此构成整个测距网络。步骤2，主节点M发布测距任务。(2a)主节点生成测距的总任务集Γ＝{Tij}，即该总任务集Γ由移动设备的测距任务Tij构成，在对多点定位时，每个节点与另外三个任意节点的待测距离Tij作为测距任务加入到总任务集Γ，为了提高定位的精确性，本实例中的总任务集由每个节点与另外四个任意节点的待测距离Tij构成，其中Tij表示第i个节点与第j个节点之间的待测距离，1≤i≤N,1≤j≤N,i≠j，再由并行测距调度算法生成单步测距任务集Γq：(2b)参照图2(a)，将当前总任务集Γ映射为一个图G，图中的顶点即测距任务的节点，边则对应于测距任务；设置测距任务重试次数上限r＝3，将所有测距任务的重试次数初始化为1；(2c)初始化单步测距任务集Γq和发射节点集Iq，使其全为空集，设置节点测量次数m，将所有节点的被测次数m初始化为0；(2d)在图(2a)中任意选择节点1作为发射节点，将节点1加入到发射节点集Iq中去，随机选择与节点1相连的节点2作为应答节点，将节点1与节点2的测量次数置1，生成测距任务T1,2加入到单步测距任务集Γq本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图结构任务调度的并行测距方法，包括：(1)根据移动设备数量设网络中有N个节点，并在在众多设备中选定一个移动设备作为主节点M，其它节点作为从节点，并分别与主节点连接构成整个测距网络；(2)主节点M发布测距任务，生成测距的总任务集Γ＝{Tij}，再由并行测距调度算法生成单步测距任务集Γq，其中Tij表示第i个节点与第j个节点之间的待测距离，1≤i≤N,1≤j≤N,i≠j；(2a)将当前总任务集Γ映射为一个图G，图中顶点即测距任务的节点，边则对应于测距任务；设置测距任务重试次数上限r，将所有测距任务的重试次数初始化为1；(2b)初始化单步测距任务集Γq和发射节点集Iq，使其全为空集，设置节点测量次数m，将所有节点的被测次数m初始化为0；(2c)从图G中选择至少有一条临边且m为0的节点作为发射节点i，将节点i加入到发射点集Iq，任取与发射节点i连接的一点作为应答节点j，将节点i与节点j被测次数m置1，生成测距任务Tij，并将其加入到单步测距任务集Γq；以此方法继续寻找下一个发射点以及其对应的应答节点，将所有节点进行配对生成测距任务加入到单步测距任务集，对剩下的独立节点则保留至下次测距任务；(3)依据单步测距任务集Γq及其中的发射节点集Iq和各发射节点对应的应答节点进行测距：(3a)指示所有发射节点集中的节点i∈Iq通过发射器发射相应的声音信号Si，同时节点自身对该信号通过接收器进行接收，记录发射节点i自身接收到信号Si的时间T1i；(3b)指示所有发射节点对应的应答节点j通过接收器接收发射节点i的标示信号Si，并记录接收到信号Si的时间T2i；(3c)应答节点j收到信号Si后发射应答信号Sj，同时对该信号进行接收，并记录应答节点j自身接收到信号Sj的时间T1j；(3d)发射节点i接收应答节点j的应答信号Sj，并记录接收到相应信号的时间T2j；(4)根据(3)中所记录的时间信号，计算出发射节点与应答节点之间的距离；(5)判断单步任务集Γq与总任务集Γ的状态，直至任务全部测完；(5a)将测距成功和测距失败但到达重试次数上限的任务Tij从单步测距任务集和总任务集Γ中删除；(5b)判断单步测距任务集Γq是否为空：如果不为空，说明存在测距失败且重试次数未达到上限的测距任务Tij，将该任务重试次数加1，并将该测距任务Tij重新加入到总任务集Γ，再返回步骤(2b)生成下一次单步测距任务集Γq重新测试；如果为空，则进一步判断总任务集Γ是否为空，若总任务集Γ不为空，则返回步骤(2b)，若总任务集Γ为空，则测距完成。...

【技术特征摘要】
1.一种基于图结构任务调度的并行测距方法，包括：(1)根据移动设备数量设网络中有N个节点，并在在众多设备中选定一个移动设备作为主节点M，其它节点作为从节点，并分别与主节点连接构成整个测距网络；(2)主节点M发布测距任务，生成测距的总任务集Γ＝{Tij}，再由并行测距调度算法生成单步测距任务集Γq，其中Tij表示第i个节点与第j个节点之间的待测距离，1≤i≤N,1≤j≤N,i≠j；(2a)将当前总任务集Γ映射为一个图G，图中顶点即测距任务的节点，边则对应于测距任务；设置测距任务重试次数上限r，将所有测距任务的重试次数初始化为1；(2b)初始化单步测距任务集Γq和发射节点集Iq，使其全为空集，设置节点测量次数m，将所有节点的被测次数m初始化为0；(2c)从图G中选择至少有一条临边且m为0的节点作为发射节点i，将节点i加入到发射点集Iq，任取与发射节点i连接的一点作为应答节点j，将节点i与节点j被测次数m置1，生成测距任务Tij，并将其加入到单步测距任务集Γq；以此方法继续寻找下一个发射点以及其对应的应答节点，将所有节点进行配对生成测距任务加入到单步测距任务集，对剩下的独立节点则保留至下次测距任务；(3)依据单步测距任务集Γq及其中的发射节点集Iq和各发射节点对应的应答节点进行测距：(3a)指示所有发射节点集中的节点i∈Iq通过发射器发射相应的声音信号Si，同时节点自身对该信号通过接收器进行接收，记录发射节点i自身接收到信号Si的时间T1i；(3b)指示所有发射节点对应的应答节点j通过接收器接收发射节点i的标示信号Si，并记录接收到信号Si的时间T2i；(3c)应答节点j收到信号Si后发射应答信号Sj，同时对该信号进行接收，并记录应答节点j自身接收到信号Sj的时间T1j；(3d)发射节点i接收应答节点j的应答信号Sj，并记录接收到相应信号的...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐飞，黄原成，夏朝辉，石光明，林杰，王晓甜，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61