[發明專利]一種基于改進高斯濾波的加權質心定位算法

有效

• 申請號: 201910010283.0
• 申請日: 2019-01-04
• 公開（公告）號: CN109640254B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 張玲華;汝露露
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W64/00;H04W4/021;H04B17/318
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 范丹丹

1.一種基于改進高斯濾波的加權質心定位算法，其特征在于：該算法包括以下步驟：

S1：通過隨機播撒的方式向目標區域部署節點，節點包含未知節點和錨節點，錨節點會周期性的向周圍發送自身的數據信息；

S2：未知節點收到來自其鄰居節點的RSSI值，接收并記錄RSSI值，對收到的RSSI值進行預處理，然后再判斷已經記錄的RSSI值是否已經超過預先設定的個數值，超過則停止接收，未超過則繼續接收；

S3：對S2步驟預處理過后的RSSI值進行高斯濾波處理并進行加權，得到最終的RSSI值；

S4：將S3步驟最終得到的RSSI值轉換成距離，并以該距離值作為加權質心定位算法的權重因子的組成部分進而進行坐標定位；

S5：根據部署節點時對未知節點的估計坐標和最終計算得到的未知節點的坐標信息計算定位誤差；在所述S1步驟中，所述數據信息包括ID，坐標以及RSSI值；

所述S3步驟還包括：

S31：把預處理后的n個RSSI值進行高斯濾波，根據高斯概率密度函數的特點，選取(μ-σ，μ+σ)區間內的RSSI值；

S32：對篩選后的k個RSSI值求平均，按公式求得RSSI_AVG，進而給k個RSSI值賦予不同的權重，與該均值相差小的賦予較大的權值，相差較大的賦予較小的權值如公式(1)，統一給權值進行歸一化得到加權系數α_i，如公式(2)，以此求得修正后的RSSI值，如公式(3)；

其中，

在所述S42步驟中，權值修正的加權質心定位算法的具體步驟如下：

S311：已知節點會周期性的向周圍發送數據包括坐標，RSSI值等信息，待測節點記錄其收到的通信范圍內用來定位的已知節點的位置坐標以及RSSI值，然后對記錄的RSSI值進行預處理；

S312：為未知節點的通信范圍內同一個已知節點發送過來的可接收的數據個數設定一個閾值，當待測節點收到其通信范圍內同一個已知節點發送來的坐標信息及RSSI的個數達到該閾值時，停止接收信息；

S313：利用改進的加權高斯濾波算法對接受到的RSSI值進行濾波處理，經過該算法處理后得到的RSSI值是最終的RSSI值；

S314：利用RSSI-d轉換公式將改進的加權高斯濾波后的RSSI值轉換成距離；

S315：利用權值修正公式，為待測節點可以用來進行定位的已知節點的坐標進行加權，最后求得待測節點的坐標。

2.根據權利要求1所述的一種基于改進高斯濾波的加權質心定位算法，其特征在于：所述S2步驟還包括：

S21：對接收到的RSSI值進行預處理，先設定一個閾值，把收到的RSSI值與該閾值作比較，當大于這個閾值時就從記錄中去除，預處理計算公式為：

其中，RSSI是理想值，R_thread＝0.8。

3.根據權利要求1所述的一種基于改進高斯濾波的加權質心定位算法，其特征在于：所述S4步驟還包括：

S41：利用RSSI-d轉換公式將改進的加權高斯濾波后的RSSI值轉換成距離；

S42：根據修正過后的加權質心算法公式，即可估計出未知節點的坐標；

修正過后的加權質心算法公式如下：

4.根據權利要求1所述的一種基于改進高斯濾波的加權質心定位算法，其特征在于：在所述S315步驟中，所述未知節點坐標定位公式如下：

其中d_i i＝1，2，3，4......，n代表已知節點距離待測節點的距離。