[發(fā)明專利]基于RSSI平均跳距路損的DV-hop室內定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010036612.1
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111447579B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設計）人: 鄒學玉;周向
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: H04W4/33
• 分類號: H04W4/33;H04W64/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安

1.一種基于RSSI平均跳距路損的DV-hop室內定位方法，其特征在于包括以下步驟：

在所選室內區(qū)域隨機部署有可相互通信的信標節(jié)點和未知節(jié)點，其中信標節(jié)點坐標已知；信標節(jié)點和未知節(jié)點在各自的通信范圍內相互傳遞跳數(shù)和RSSI值信息；然后各節(jié)點通過網關將RSSI值、跳數(shù)數(shù)據傳送到上位機；最后通過上位機計算出未知節(jié)點的位置；其中上位機計算未知節(jié)點位置的方法包括以下步驟：

a.計算所有信標節(jié)點到各節(jié)點的路損值，

b.構造以單個信標節(jié)點為中心的平均跳距節(jié)點集；計算平均跳距及其理論路損值；

c.根據所有信標節(jié)點到各節(jié)點的路損值和理論路損值計算信標節(jié)點和到所有未知節(jié)點之間的估計距離和最小跳數(shù)，僅采用最小跳數(shù)滿足最大跳數(shù)閾值條件的數(shù)據；若信標節(jié)點到某個未知節(jié)點的最小跳數(shù)小于最大跳數(shù)閾值，則舍去該未知節(jié)點相關的數(shù)據；更換未知節(jié)點，直至完成信標節(jié)點到所有未知節(jié)點估計節(jié)點的計算；

d.更換信標節(jié)點重復步驟b和c，直至所有信標節(jié)點完成上述計算；

e.根據未知節(jié)點與n個信標節(jié)點的距離估值，用最小二乘平差求出未知節(jié)點坐標，其中n3；

步驟b中計算平均跳距的計算公式如下：

其中d_i,j為信標節(jié)點i，j之間的距離；R為節(jié)點通信半徑，h_i,j為信標節(jié)點i，j之間的最小跳數(shù)，w_i,j即為權重系數(shù)，為平均跳距；式(2)中取值為

2.根據權利要求1所述的基于RSSI平均跳距路損的DV-hop室內定位方法，其特征在于步驟a中定義節(jié)點集S＝{I∪Q}，其中I為所有信標節(jié)點集，Q為所有未知節(jié)點集；求出所有信標節(jié)點i∈I到節(jié)點a∈{S|d_i,a＜R,a≠i}的路損值p_i,a，其中d_i,a為節(jié)點i到節(jié)點a之間的距離，R為節(jié)點通信半徑。

3.根據權利要求2所述的基于RSSI平均跳距路損的DV-hop室內定位方法，其特征在于所述步驟b中平均跳距節(jié)點集的構造方法如下：已知信標節(jié)點i，計算與其連通的信標節(jié)點j到i最小跳數(shù)h_i,j及其距離d_i,j，計算最大跳數(shù)閾值h_i,max；以h_i,j≤h_i,max為條件，構造計算信標節(jié)點i的平均跳距的節(jié)點j′的集合{j′|h_i,j≤h_i,max}；最大跳數(shù)閾值h_i,max由通信半徑和節(jié)點間的距離確定。

4.根據權利要求3所述的基于RSSI平均跳距路損的DV-hop室內定位方法，其特征在于步驟c中，如果信標節(jié)點i覆蓋未知節(jié)點q，對某個信標節(jié)點i作如下定義：為信標節(jié)點i的平均跳距，為平均距離的路損值，則由式(1)可得無噪時節(jié)點i平均跳距的參考路損值p_i,r為：

假設信標節(jié)點i與覆蓋的未知節(jié)點q之間的路損值p_i,q(d_i,q)，簡記為p_i,q；已知i，q之間的估計距離為d＝D_i,q，考慮隨機噪聲x_σ均值為0，則D_i,q滿足下式：

則由式(6)，(7)可得：

則實際跳數(shù)為：

其中，d表示發(fā)射點與接收點之間的距離，P_L(d)表示閱讀器收到距離為d(m)時標簽的RSSI值，d₀為基準距離通常為1(m)，P_T為信號發(fā)射功率，p_L(d₀)為基準距離RSSI值，η為路徑損耗指數(shù)，一般取2～4；x_σ表示均值為0，方差為σ²的高斯噪聲，單位是dB,σ²通常取值4≤σ²≤10。

5.根據權利要求4所述的基于RSSI平均跳距路損的DV-hop室內定位方法，其特征在于步驟c中如果信標節(jié)點i不覆蓋未知節(jié)點q但連通可達；若節(jié)點i到未知節(jié)點q之間存在多個不同傳播路徑，則D_i,q取所有路徑中的累加距離的最小值：取節(jié)點i到未知節(jié)點q的每條可達路徑上的相鄰節(jié)點間的單跳路損值，若路徑l為i-j₁-j₂-...-j_n-q，其中j₁,j₂,...,j_n為未知節(jié)點，則路徑l上每條鏈路的路損值為：

由式(8)計算每條鏈路距離，則路徑l的估值距離為：