[發明專利]一種基于CSI與RSSI的無線傳感器網絡抗干擾定位方法

有效

• 申請號: 202010516313.8
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111683345B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 紀添;張宇星;李加啟;楊強強;趙杰
• 申請（專利權）人: 江蘇希塔信息科技有限公司
• 主分類號: H04W4/33
• 分類號: H04W4/33;H04W4/02;H04W4/021;H04W84/18
• 代理公司: 北京君恒知識產權代理有限公司 11466
• 代理人: 余威

1.一種基于CSI與RSSI的無線傳感器網絡抗干擾定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、根據定位需要，將需要定位的定位目標物體佩戴上定位信號發送設備；

步驟二、根據空間情況基于CSI模型進行錨點設備分組部署，并將分組部署后錨點設備區域進行劃分，具體方法是：

步驟1、將待定位區域根據需求劃分為多個，并賦予每一個區域唯一的標識ID；

步驟2、對每個區域，分別按照靜態環境與動態環境進行CSI模型的訓練，CSI模型的具體計算公式：

P＝[P₁，P_i+1，...，P_i+l-1]

其中，P_i為CSI的第i個包，l為窗口的長度，P為30*P的矩陣；

計算每個包的對應方差σ_p，具體使用的計算公式：

步驟3、將通過靜態環境獲取到的CSI模型作為基準，對應區域的動態環境獲取到的CSI模型作為確定閾值的基準；

步驟4、將上述獲取到的區域CSI模型基準以及動態變化的閾值綁定ID初始化到數據服務器；

完成基于CSI模型的區域劃分之后，根據室內空間情況，將基于CSI模型劃分好ID的區域，根據定位需求進行如下三種情況的劃分：

1)范圍偵測控制：主要是對指定區域內實行禁止與偵測報警使用，根據控制范圍，采用單點部署，每個點負責10m以內的范圍；

2)單向量狹長區域定位：主要是針對只需要在坐標系中單一向量方向進行定位的區域，區域多為矩形，采用雙點部署，可以根據實際區域的長度，進行雙點分組擴展；

3)高精度多邊形區域定位：主要是針對需要精準定位的區域，區域可以為任何形狀，將區域分解成若干個三角形，每個三角形的頂點部署一個錨點設備；

步驟三、信號發送設備發送RSSI值到錨點設備，錨點設備通過主節點上傳到服務器，對上傳數據進行濾波處理；

步驟四、將步驟三中經過濾波器處理的數據進行平滑處理；

步驟五、使用比例定位算法對步驟四中經過平滑處理的數據進行定位計算，獲取未知點具體位置；

步驟六、對步驟五中使用比例定位算法計算獲取的位置，進行抖動校正，將校正后的位置作為最終定位的位置。

2.根據權利要求1所述的一種基于CSI與RSSI的無線傳感器網絡抗干擾定位方法，其特征在于：步驟三中，信號發送設備發送RSSI值到錨點設備，錨點設備通過主節點上傳到服務器，對上傳數據進行濾波處理的具體方法是：

步驟A、使用滑動均值方法進行處理，過濾掉嚴重失真的數據，計算均值的公式如下：

其中，V_mean-i是此時的均值，N為所有的參與計算的點的總數量，n為取均值的閾值；

步驟B、將本次計算的點的RSSI值與上一步計算的均值比較，如果小于均值，則將點替換為均值，反之則保留；

步驟C、將滑動均值處理后的數據進行卡爾曼濾波處理，過濾掉數據中的干擾，使用到的公式：

其中，V_i為處理后新的數據值，K_i為卡爾曼增益，P_i為誤差協方差，Q為系統噪聲，R為測量噪聲。

3.根據權利要求1所述的一種基于CSI與RSSI的無線傳感器網絡抗干擾定位方法，其特征在于：所述步驟四中，將步驟三中經過濾波器處理的數據進行平滑處理的具體方法是：

步驟a、根據數據中的信息序列號MSN獲取本輪參與定位的錨點設備數據；

步驟b、對比錨點設備數據中的邏輯分組組號，過濾掉非同一組錨點設備數據；

步驟c、對比剩余錨點設備數據的邏輯組內序號，將缺失的錨點設備數據進行增補；

增補點的RSSI值計算公式：

其中，V_rssi-plus是增加的點，V_rssi-snode是MSN不連續的起始點，V_rssi-nnode是MSN不連續的終點，V_{smooth-threshold}是設定的平滑閾值，S_D-value是數據MSN不連續缺少的部分的差值。