[發(fā)明專利]一種基于低頻感應(yīng)的巡檢定位裝置與方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211037086.6
• 申請(qǐng)日: 2022-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115515072A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳祝明;陳仕林;馬心怡;李世豪;王警;嚴(yán)濟(jì)鴻;楊文波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)長(zhǎng)三角研究院（衢州）
• 主分類號(hào): H04W4/02
• 分類號(hào): H04W4/02;H04W4/021;H04W4/029;H04W4/33;H04W4/80;H04W64/00
• 代理公司: 成都東唐智宏專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51261
• 代理人: 羅言剛

1.一種基于低頻感應(yīng)的巡檢定位方法，用于利用信標(biāo)對(duì)待定位源進(jìn)行定位，其特征在于,包括如下步驟：

步驟1.設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)信標(biāo)，并將其他信標(biāo)以標(biāo)準(zhǔn)信標(biāo)為基準(zhǔn)進(jìn)行靈敏度歸一化；

步驟2.建立標(biāo)準(zhǔn)信標(biāo)和待定位源的RSSI-距離模型f；

具體為：

步驟2-1.將標(biāo)準(zhǔn)信標(biāo)固定，設(shè)置步長(zhǎng)和移動(dòng)范圍，將待定位源的低頻發(fā)射天線從起點(diǎn)開(kāi)始移動(dòng)，每次移動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)直至覆蓋全部移動(dòng)范圍；

步驟2-2.每次移動(dòng)，通過(guò)下式計(jì)算RSSI值

p=p₀+10n*log(r/r₀)；

其中p₀是信標(biāo)與待定位源與標(biāo)準(zhǔn)信標(biāo)距離為r₀時(shí)，信標(biāo)感應(yīng)到的RSSI值，n為路徑損耗指數(shù)，r為標(biāo)準(zhǔn)信標(biāo)與待定位源的距離，p為標(biāo)準(zhǔn)信標(biāo)距離待定位源距離為r時(shí)的感應(yīng)到的RSSI值；

步驟2-3.將步驟2-2得到的所有點(diǎn)組成的點(diǎn)集進(jìn)行擬合，得到所述RSSI-距離模型f；

步驟3.待定位源持續(xù)發(fā)射用于與信標(biāo)通信的低頻信號(hào)，信標(biāo)與待定位源建立高頻信號(hào)聯(lián)系時(shí)，進(jìn)行待定位源的定位；

所述定位方法具體為：

信標(biāo)接收信號(hào)強(qiáng)度RSSI的測(cè)量值為,根據(jù)步驟2得到的RSSI-距離模型f，對(duì)應(yīng)的信標(biāo)與待定位源的距離測(cè)量值為；

利用下式：

遍歷信標(biāo)感應(yīng)范圍內(nèi)所有坐標(biāo)（x,y），搜索概率W（x,y）最大點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)（x_max,y_max），即為待定位源的位置；

其中信標(biāo)坐標(biāo)為（x_i,y_i），下標(biāo)i表示不同的信標(biāo)；

k為同一場(chǎng)景下的概率分布常數(shù), ，

log表示對(duì)數(shù)符號(hào),n是路徑損耗指數(shù)；是信標(biāo)與待定位源的距離真實(shí)值，exp表示以自然常數(shù)為底數(shù)的指數(shù)函數(shù)，ln表示自然對(duì)數(shù)，σ為信號(hào)測(cè)量誤差正態(tài)分布方差，n為路徑損耗指數(shù)，m表示信標(biāo)總數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述基于低頻感應(yīng)的巡檢定位方法，其特征在于，所述步驟3還包括待定位源低頻發(fā)射天線擺動(dòng)參數(shù)修正；具體為：

將多個(gè)信標(biāo)以低頻發(fā)射天線為中心對(duì)稱布置且信標(biāo)和天線高度均一致，以垂直于信標(biāo)和天線所處平面的方向?yàn)閆軸，低頻發(fā)射天線圍繞Z軸進(jìn)行角度α的隨機(jī)擺動(dòng)多次，對(duì)每一次擺動(dòng)都利用所述定位方法對(duì)待定位源進(jìn)行一次定位；

采用二維核密度估計(jì)計(jì)算出所有定位點(diǎn)的密度分布，密度最大的點(diǎn)的對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)即為天線擺動(dòng)的最大概率位置點(diǎn)；以該最大概率位置點(diǎn)坐標(biāo)減去天線的設(shè)置坐標(biāo)，得到擺動(dòng)參數(shù)修正值(x_kde,y_kde)；

步驟3中考慮上述擺動(dòng)參數(shù)修正后，待定位源的最終位置為

（x_max-x_kde, y_max-y_kde）。

3.如權(quán)利要求1所述基于低頻感應(yīng)的巡檢定位方法，其特征在于，所述步驟2還包括信標(biāo)距離加權(quán)系數(shù)修正；

具體為：將所有信標(biāo)與待定位源的實(shí)際距離設(shè)置成一致，均為r₀，對(duì)應(yīng)測(cè)量得到的RSSI分別為p_{0_m}(m=1,2,3…)；通過(guò)RSSI-距離模型得出的距離分別為f(p_{0_m})，則距離加權(quán)系數(shù)分別為r₀/f(p_{0_m})；f表示步驟2得到的距離模型；

對(duì)于m個(gè)不同的信標(biāo)，在RSSI值為p_m時(shí)，信標(biāo)與待定位源的距離為r_m，對(duì)應(yīng)的最終RSSI-距離模型為

r_m= r₀ /f(p_{0_m})* f(p_m)。

4.如權(quán)利要求1所述基于低頻感應(yīng)的巡檢定位方法，其特征在于，所述步驟3中信標(biāo)與待定位源建立高頻信號(hào)聯(lián)系的過(guò)程為，待定位源固定間隔發(fā)射信號(hào)，當(dāng)靠近某個(gè)信標(biāo)時(shí)，該信標(biāo)的低頻接收天線接收到的RSSI值大于設(shè)置的固定閾值，則該信標(biāo)被喚醒，喚醒后發(fā)射高頻信號(hào)。