[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于井下環(huán)境的Zigbee差分精確定位算法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810247104.0
• 申請(qǐng)日: 2018-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108445448A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆冬梅;鐘輝;李紅梅;吳旗;費(fèi)付喜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S5/06
• 分類(lèi)號(hào): G01S5/06;G01S11/06
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 朱世林;胡景陽(yáng)

1.一種基于井下環(huán)境的ZigBee差分精確定位方法，其特征在于，至少包含以下步驟：

步驟一：在井下設(shè)置參考節(jié)點(diǎn)；

步驟二：選取場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的距離曲線；

步驟三：判斷接收到的信號(hào)是否大于等于3個(gè)；

如果等于3個(gè)，采用三邊定位算法，進(jìn)行差分計(jì)算修正，獲得移動(dòng)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；

如果大于3個(gè)，則選取最強(qiáng)的4個(gè)參考節(jié)點(diǎn)，共4種組合，采用三邊定位算法獲得4個(gè)坐標(biāo)，進(jìn)行差分計(jì)算修正，取4個(gè)坐標(biāo)的重心，獲得移動(dòng)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；

如果小于3個(gè)，則重新判斷。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于井下環(huán)境的ZigBee差分精確定位方法，其特征在于：所述三邊定位算法為

利用RSSI進(jìn)行信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)距，選用以下模型：

RSSI＝-(10nlog₁₀d+A) (1)

其中，射頻參數(shù)A被定義為用dBm表示的發(fā)射節(jié)點(diǎn)1m處的接受信號(hào)強(qiáng)度；n為信號(hào)傳輸常數(shù)，與信號(hào)的傳輸環(huán)境有關(guān)；d為距發(fā)射節(jié)點(diǎn)的距離。

根據(jù)三邊定位算法將距離換算成位置坐標(biāo)，完成差分定位；公式如下：

如果方程(3)有解，判斷其中哪個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的距離近，選取該點(diǎn)作為點(diǎn)D；

如果方程(4)有解，判斷其中哪個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的距離近，選取該點(diǎn)作為點(diǎn)F；

如果方程(5)有解，則判斷其中哪個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的距離近，選取該點(diǎn)作為點(diǎn)E；

三角形DEF的重心就是我們所需要定位的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置；

如果其中方程(3)無(wú)解，則連接兩圓圓心，和圓相交兩點(diǎn)的中心就是點(diǎn)D；

對(duì)于方程(4)、(5)無(wú)解的情況下，可采用相同方式來(lái)得到點(diǎn)E、F的坐標(biāo)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于井下環(huán)境的ZigBee差分精確定位方法，其特征在于：所述的RSSI值在實(shí)際應(yīng)用中有跳變隨機(jī)誤差，因此需要對(duì)上述模型進(jìn)行優(yōu)化，引入一個(gè)變量σ作為RSSI跳變誤差，則(1)式變?yōu)?/p>

RSSI＝-(10nlog₁₀d+A)+σ (2)

則σ可以通過(guò)安裝在礦工帽上的兩個(gè)同一位置的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)做差消掉，也就是做了一次差分定位運(yùn)算，可以有效解決RSSI跳變誤差問(wèn)題，提供精確的測(cè)距信息。