[發(fā)明專利]基于區(qū)域劃分的無線傳感器網絡室內移動目標跟蹤方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810801044.2
• 申請日: 2018-07-20
• 公開（公告）號: CN109005510B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設計）人: 李建坡;李亞茹;張秋實;孟凡奇;趙立權;王敬東;姜萬昌
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: H04W4/021
• 分類號: H04W4/021;H04W4/029;H04W4/38;H04W64/00
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

1.一種基于區(qū)域劃分的無線傳感器網絡室內移動目標跟蹤方法，其特征是，它包括基于多結構的損耗模型、基于三維空間劃分的定位方法和基于交空間質心的跟蹤方法，

1)所述的基于多結構的損耗模型：根據室內障礙物的情況，將室內環(huán)境進行劃分為小區(qū)域，在不同的實驗區(qū)域內建立不同的損耗模型：未知節(jié)點和參考節(jié)點在同一個房間內通信時，采用經典的對數路徑損耗模型；未知節(jié)點和參考節(jié)點不在同一房間內通信且不在同一樓層，信號會穿地板傳播，此時，其損耗模型表示為(1)式：

其中，d為兩節(jié)點之間的距離，PL(d)為接收端接收到的信號的功率，PL(d₀)為兩節(jié)點之間的距離為d₀時的信號強度，n為信號傳播過程中的損耗因子，X_σ是均值為0，方差為σ的高斯噪聲，N_f為接收端與發(fā)射端之間第f類地板的數目，L_f為穿過第f類地板的損耗，m為地板的厚度；未知節(jié)點和參考節(jié)點不在同一房間內通信但在同一樓層，信號會穿墻壁傳播，此時，其損耗模型表示為(2)式：

其中，d為兩節(jié)點之間的距離，PL(d)為接收端接收到的信號的功率，d₀為兩節(jié)點間的參考距離，PL(d₀)為兩節(jié)點之間的距離為d₀時的信號強度，n為信號傳播過程中的損耗因子，X_σ是均值為0，方差為σ的高斯噪聲，N_j為接收端與發(fā)射端之間第j類墻的數目，L_j為穿過第j類墻的損耗，其計算為(3)式：

其中，a、a₁、a₂、a₃為常數，根據實際環(huán)境確定其值，d₁為未知節(jié)點在墻壁上的投影到門的距離，ρ為信號穿過不同材料墻壁的損耗因子，m₁為墻壁的厚度；

2)所述的基于三維空間劃分的定位方法：首先選出與未知節(jié)點通信的RSSI值最大的4個參考節(jié)點，其次根據參考節(jié)點的序號和坐標將一棟樓的空間精確劃分：

①若與未知節(jié)點通信的參考節(jié)點序號集中在某個房間內，則此時定義未知節(jié)點坐標的范圍為該房間的長、寬和高；

②若與未知節(jié)點通信的參考節(jié)點序號不連續(xù)且不在一個樓層的一端，則此時規(guī)定未知節(jié)點x坐標的范圍為參考節(jié)點所在房間之和，y坐標的范圍為走廊的寬度，z坐標的范圍為參考節(jié)點所在樓層的高度；

③若與未知節(jié)點通信的參考節(jié)點序號不連續(xù)但同在一個樓層的一端，則此時規(guī)定未知節(jié)點所處的環(huán)境為樓道，其坐標為樓道的長寬高；最后，利用上述范圍檢測定位坐標是否符合要求；

3)所述的基于交空間質心的跟蹤方法：主要是對無法成功定位的點和定位坐標超出范圍的點進行修正并完成濾波，其核心思想為：在k時刻的坐標位置只與k-1時刻有關，并影響k+1時刻坐標位置，設移動目標最大運動速度為v_max，相鄰時刻之間的時間差為Δt，則以v_max·Δt為半徑，以k-1時刻和k+1時刻的坐標為圓心畫球，得到一相交區(qū)域，記為Q，該區(qū)域與上述所求的未知節(jié)點范圍區(qū)域相交，得到了交區(qū)域P，則區(qū)域P的質心為k時刻的未知節(jié)點坐標，以此提高路徑擬合程度。