[發明專利]基于RSSI和TOA測距的WIFI室內定位方法

有效

• 申請號: 201510064659.8
• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN104619020B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 李奇越;李偉;王建平;黎潔;孫偉;吳忠;范海龍
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發明公開了一種基于RSSI和TOA測距的WIFI室內定位方法，包括采集RSSI信號并建立數據庫；采用定位匹配算法進行數據處理；采用消除有色噪聲的到達時間測距；建立平面旋轉框架并旋轉；搜索定位和判斷。本發明采用聯合RSSI和TOA測距進行定位，克服了兩者單獨定位存在的缺陷，提高定位的精度和準確性。特別是通過建立目標狀態方程和有色噪聲量測方程，使測量誤差自適應于測距數據的變化，使得對大偏差的數據濾去效果更好。同時本發明建立的平面旋轉框架圖使定位過程更加精確，定位結果準確度更高，更加接近實際結果，使其可廣泛的地用于基于WIFI的室內定位中。

技術領域

本發明涉及一種基于RSSI的室內定位方法，尤其是一種建立在TOA測距基礎上的定位方法。

背景技術

在WIFI的室內定位中，基于RSSI的定位算法，是目前非常通用的一種定位算法。RSSI(Received Signal Strength Indicator)是接收信號強度指示，它的實現是在反向通道基帶接收濾波器之后進行的。基于RSSI的定位算法是通過接收到的信號強弱測定信號點與接收點之間的距離，進而根據相應數據進行定位計算的一種定位技術。該種方法的基本原理是通過射頻信號的強度來進行距離估測，分別在發送節點和接受節點測量發射功率和接受功率，從而計算傳播損耗，使用數據或經驗信號傳播模型將傳播損耗轉化為對距離的一種估測算法。與傳統定位技術相比，其無需額外添加設備來進行角度測量與時間同步，且充分利用了已有WIFI無線網絡，降低了使用成本；其次，WIFI位置指紋定位技術與傳統室內定位技術相比，其擴展性更強、應用范圍更廣。但是由于環境的制約，給信號傳播模型的建模帶來了一定的困難，并且在通信原理中，反射、多徑等效應對定位的結果產生一定的影響以及干擾，所以該方法具有較大的定位誤差，精度受到很大的限制。

與此同時，TOA測距，即到達測距技術，是通過測量節點間信號傳輸的時間來得到兩節點間的距離，它的核心思路在于已知信號傳播速度，通過兩個節點之間的信號傳播時間，轉化成距離信息，其數值即為到達時間測距數據。由于非視距(NLOS)的存在，到達時間測距數據會存在NLOS誤差，其誤差一般具有正偏性，到達時間所測量的距離會偏大于實際距離。如果直接將測距數據用于節點的定位，其結果會大大地偏離節點的實際位置。所以如何對到達時間的測距數據進行處理，消除其中的NLOS誤差顯得尤為重要。

為此，人們做了一些嘗試，王新峰等撰寫的“采用RSSI和TOF的融合算法定位方法”(《化工自動化儀表》，2013年08期)提出了將TOF和RSSI雙層數據融合的方法，即第一層數據通過初始位置估計之間的自檢，剔除異常數據；第二層數據融合則以所測RSSI值和TOF定位值相結合，獲取更優的估計值。但是所涉及的數據太多，處理數據時間長，計算量大。中國專利文獻“一種基于RSSI的室內定位方法”(公開號：CN103813448A)提出了采用三個采樣點進行定位的方法，即根據三個采樣點的位置將采樣點擺放成等腰三角形，然后根據路徑損耗模型計算采樣點和未知節點的距離，最后根據它們之間幾何關系求出未知節點的位置坐標。這種定位方法降低了時間復雜度，計算速度快，節省硬件資源，但是采樣點個數太少，收集的數據太少，降低了定位的精度和準確性。

發明內容

本發明要解決的技術問題為克服上述各種技術方案的局限性，提供一種能夠進行準確定位的室內定位方法。

為實現本發明的目的，提供了一種基于RSSI和TOA測距的WIFI室內定位方法，所采用的技術方案為：采集信號并建立數據庫、基于RSSI的匹配定位算法粗略定位、采用消除有色噪聲的到達時間測距、建立平面框架和旋轉以及搜索和定位，其過程如下：

步驟1，采集RSSI信號并建立數據庫

在定位區域內均勻設置訪問接入點AP后，分別進行離線定位狀態和在線定位狀態下RSSI信號采集及整理；