[發(fā)明專利]一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位中基于RSSI的測(cè)距優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310695193.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103687000A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏俊;俞暉;黃正勇;奚望;楊震;姚國(guó)勤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)無(wú)錫研究院
• 主分類號(hào): H04W64/00
• 分類號(hào): H04W64/00;G01S5/02;H04B17/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 邵驊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種室內(nèi)定位中的距離估計(jì)優(yōu)化方法，具體涉及一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位中基于接收信號(hào)強(qiáng)度值RSSI的測(cè)距優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

目前，隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的興起，工業(yè)界與學(xué)術(shù)界的研究者越來(lái)越關(guān)注基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)面向區(qū)域的定位技術(shù)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)大致分為基于測(cè)距和基于非測(cè)距兩種，其中，基于非測(cè)距的算法主要利用了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的交互信息以及網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)相關(guān)的算法；而基于測(cè)距的算法主要利用RSSI來(lái)進(jìn)行測(cè)距，一般地，基于測(cè)距的定位算法會(huì)比基于非測(cè)距的定位算法的精度要高。基于RSSI測(cè)距主要利用shadowing模型或者通過(guò)實(shí)際環(huán)境中的RSSI和距離d的樣本點(diǎn)擬合出一個(gè)具體的線性模型來(lái)進(jìn)行測(cè)距，目前，大部分算法的測(cè)距模型都是采用shadowing模型。

Shadowing模型在理論上的表達(dá)式為：

P=P0+10hlog10(dd0)+ξ]]>

式中：d₀是參考距離；P₀是距離為d₀時(shí)接收到的信號(hào)強(qiáng)度；d是信號(hào)傳播的距離；ξ是以dB為單位的障礙物遮擋因子，其為一個(gè)均值為0，均方差為σ(dB)的正態(tài)隨機(jī)變量；P是接收信號(hào)強(qiáng)度；h是路徑損耗指數(shù)，其值依賴于環(huán)境和建筑物的類型。在實(shí)際測(cè)量中，可不考慮障礙物遮擋因子ξ對(duì)RSSI的影響，一般選用如下模型：

RSSI＝A-10hlog₁₀d

式中，參數(shù)A被定義為距發(fā)射節(jié)點(diǎn)1m處的接收信號(hào)強(qiáng)度值；h為路徑損耗指數(shù)，其值依賴于環(huán)境和建筑物的類型；d為信號(hào)傳播的距離。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位中基于接收信號(hào)強(qiáng)度值RSSI測(cè)距中存在的誤差，提出了一種優(yōu)化方法，主要包括RSSI數(shù)據(jù)預(yù)處理、距離預(yù)計(jì)算和測(cè)距誤差糾正三個(gè)模塊。

根據(jù)本發(fā)明的一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位中基于RSSI的測(cè)距優(yōu)化方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)其獲得的RSSI樣本值集合{rssi₁,rssi₂,...,rssi_T}，對(duì)這些樣本值進(jìn)行高斯濾波，得到大概率的樣本值集合{rssi₁,rssi₂,...,rssi_R}，然后，根據(jù)每個(gè)樣本值的特征，設(shè)置相應(yīng)的權(quán)重配額比，根據(jù)每個(gè)樣本值的權(quán)重配額比及樣本值最終確定接收信號(hào)強(qiáng)度均值

步驟二：建立無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的shadowing模型與普通節(jié)點(diǎn)的shadowing模型，其中，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的shadowing模型中的距離為各個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的信號(hào)傳播實(shí)際距離（已知量），將信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的shadowing模型與普通節(jié)點(diǎn)的shadowing模型組成方程組，這樣便可得到普通節(jié)點(diǎn)的距離，這種計(jì)算方法可以消除路徑損耗指數(shù)h對(duì)距離的影響；

步驟三：利用shadowing模型，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)計(jì)算出兩個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的測(cè)量距離，進(jìn)而得到測(cè)量距離與信號(hào)傳播實(shí)際距離之間的偏差集合{ε_i}，利用最小二乘擬合法對(duì){ε_i,d}進(jìn)行擬合，得到每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的測(cè)量誤差與測(cè)量距離之間的線性關(guān)系式；

步驟四：根據(jù)步驟三中的線性關(guān)系式，對(duì)步驟二中普通節(jié)點(diǎn)的測(cè)量距離進(jìn)行誤差補(bǔ)償，得到優(yōu)化解。

優(yōu)選的，所述步驟一，包括如下步驟：

步驟a：計(jì)算每個(gè)RSSI樣本值的權(quán)重配額比，其中，權(quán)重配額比按如下方法確定：