專利名稱：一種zigbee室內(nèi)定位組網(wǎng)設(shè)計及相應(yīng)簡化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種室內(nèi)定位過程中的組網(wǎng)規(guī)劃及相應(yīng)簡化算法過程。組網(wǎng)規(guī)劃與算法設(shè)計相結(jié)合，通過合理分析設(shè)計，在組網(wǎng)適用范圍內(nèi)。將傳統(tǒng)的受環(huán)境變化影響較大的參數(shù)A和η轉(zhuǎn)化為只想要考慮η的變化特點，即可以獲得相應(yīng)定位數(shù)據(jù)。在定位思想上他是一個重大突破。(Α值為距離發(fā)射機Im遠的RSSI絕對值；η值為距離發(fā)射機每增加Im衰減的RSSI絕對值。)
背景技術(shù)：
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和室內(nèi)定位的市場需求，使室內(nèi)定位的相關(guān)研究得到發(fā)展，傳統(tǒng)的思想認為組網(wǎng)規(guī)劃越密集，其獲得的定位精度越高。其實不然，現(xiàn)有的相當一部分算法涉及到的三點質(zhì)心算法，在一些隨意的參考節(jié)點規(guī)劃中，其組網(wǎng)獲得的信號強度值無法滿足三點質(zhì)心算法而產(chǎn)生定位消失和漂移，圖示I為比較常見的案例。另外大量的科研工作者將精力應(yīng)用在對2. 4GHZ頻段信號的傳輸特性和響應(yīng)的濾波算法及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法研究。濾波算法及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究在理論分析和仿真設(shè)計中往往得到比較好的效果。然而實際應(yīng)用中，非理想的局部環(huán)境對信號的干擾，物體移動對信號強度獲取造成的影響，都是客觀實際的，很難通過理想環(huán)境下的理論研究去解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是室內(nèi)定位作為前沿的物聯(lián)網(wǎng)分支，其相關(guān)研究在理論和仿真分析過程中得到了比較理想的結(jié)果，然而實際應(yīng)用過程并不具備理想的環(huán)境，其信號干擾和物體移動造成的影響，對室內(nèi)定位的實際應(yīng)用來說，存在著不可忽視的影響。另外采用參數(shù)A和η的定位模型，對相關(guān)數(shù)據(jù)同時進行濾波分析處理其科學(xué)性能和理論研究目前處在瓶頸階段。為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是對實際組網(wǎng)的組網(wǎng)間距進行設(shè)定。通過方案比較，設(shè)計實現(xiàn)在相同的室內(nèi)范圍內(nèi)，其所需要的組網(wǎng)節(jié)點數(shù)量最小，信號強度的反應(yīng)取值最科學(xué)，同時也能使使用成本最低。通過對物體移動分析，及信號強度在相對范圍內(nèi)的變化特性。通過確定三點之間的關(guān)系，利用指數(shù)特性，抵消參數(shù)A在計算過程的存在，利用三點之間的比值關(guān)系及三點坐標還原三點質(zhì)心算法，獲得定位數(shù)據(jù)?！Nzigbee室內(nèi)定位組網(wǎng)設(shè)計及相應(yīng)簡化方法,其特征在于該方法包括以下步驟I)確定實際應(yīng)用中以邊長為6. 5到7. 5米區(qū)域內(nèi)為最佳組網(wǎng)間距，選擇常規(guī)的等腰，等邊三角形進行組網(wǎng)。2)通過分析，假設(shè)tl時刻隨機干擾為Ltl，平穩(wěn)干擾為Ktl，則tl時刻接收到的信號強度為RSSI=-A-10nlogd+Ltl+Ktl 式I)，其中A值為距離發(fā)射機Im遠的RSSI絕對值；n值為距離發(fā)射機每增加Im衰減的RSSI絕對值。
3)由于組網(wǎng)設(shè)計過程規(guī)定了組網(wǎng)間距為7米，且在這一間距的活動區(qū)域內(nèi)，認為獲得得最近的三個參考節(jié)點，其受到的干擾為相近的。那么三角形三個頂點實際接收到的信號強度指示分別為RSSI1=-A-1OnlogdALtAKtl 式 2)RSSI2=-A-10nlogd2+Ltl+Ktl 式 3)RSSI3=_A_10nlogd3+Ltl+Ktl 式 4)4)由以上公式看出信號強度值與距離d的數(shù)值關(guān)系，將公式內(nèi)容進行轉(zhuǎn)換得Cl1 = io ssVA-LtrKti)/10n............................式 5)d2 = 10(Ε55Ι2+ΑΛιΛι)/10η............................式 6)d3 = 10(Ε55Ι3+ΑΛιΛι)/10η............................式 7)5)由d的公式發(fā)現(xiàn)，都存在隨機干擾和平穩(wěn)干擾項，而d與這兩項干擾存在指數(shù)關(guān)系，通過相除求比值關(guān)系化簡。d1:d2:d3=10KSSI/1(ln: 10ESSI2/10n 10ESSI/10n.............式 8)為了方便消除隨機干擾和平穩(wěn)干擾對盲節(jié)點到參考節(jié)點數(shù)據(jù)的干擾，實際上丟失了相應(yīng)的信號強度指示值，為了計算出定位坐標，需要通過現(xiàn)有的數(shù)值比例和參數(shù)，重新擬定更接近實際的定位坐標。即通過系統(tǒng)RSSI不同參考節(jié)點的坐標值。參考節(jié)點ABC與相應(yīng)的Cl1, d2, d3的比例之間的關(guān)系，如圖4所示。6)由比值關(guān)系，已知參考點坐標(X1, Y1) (x2, I2) (x3，y3)
權(quán)利要求
1.一種zigbee室內(nèi)定位組網(wǎng)設(shè)計及相應(yīng)簡化方法,其特征在于該方法包括以下步驟1)確定實際應(yīng)用中以邊長為6.5到7. 5米區(qū)域內(nèi)為最佳組網(wǎng)間距，選擇常規(guī)的等腰或等邊三角形進行組網(wǎng)，2)通過分析，假設(shè)tl時刻隨機干擾為Ltl，平穩(wěn)干擾為Ktl，則tl時刻接收到的信號強度為RSSI=-A-10nlogd+Ltl+Ktl 式I)，其中A值為距離發(fā)射機Im遠的RSSI絕對值；n值為距離發(fā)射機每增加Im衰減的RSSI絕對值；3)三角形三個頂點實際接收到的信號強度指示分別為RSSI1=-A-1OnlogdALtAKtl 式 2)RSSI2=-A-10nlogd2+Ltl+Ktl 式 3)RSSI3=-A-10nlogd3+Ltl+Ktl 式 4)4)由以上公式看出信號強度值與距離d的數(shù)值關(guān)系，將公式內(nèi)容進行轉(zhuǎn)換得Cl1 = io ssVA-LtrKti)/10n............................式 5)d2 = lO^SI^A-L^^yiOn............................式 6)d3=10(ESSI3+A-LtrKti)/10n............................式？)5)由d的公式發(fā)現(xiàn)，都存在隨機干擾和平穩(wěn)干擾項，而d與這兩項干擾存在指數(shù)關(guān)系， 通過相除求比值關(guān)系化簡；d1:d2:d3=10KSSI/1(ln: 10KSSI2/1(ln: 10ESSI/10n.............式 8)6)由比值關(guān)系，已知參考點坐標(X1,Y1) (x2, J2) (x3, y3)計算出節(jié)點位置信息(X，y)；
2.應(yīng)用權(quán)利要求1中的一種zigbee室內(nèi)定位組網(wǎng)設(shè)計及相應(yīng)簡化方法，其特征在于該方法步驟I)確定實際應(yīng)用中選擇等腰直角三角形進行組網(wǎng)。
全文摘要
一種zigbee室內(nèi)定位組網(wǎng)設(shè)計及相應(yīng)簡化方法屬于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。本發(fā)明確定實際應(yīng)用中以邊長為6.5到7.5米區(qū)域內(nèi)為最佳組網(wǎng)間距，選擇常規(guī)的等腰或等邊三角形進行組網(wǎng)，通過抵消估算得到數(shù)值參數(shù)A。使得研究過程得到簡化。有利于提出相應(yīng)的研究模型，通過三點之間的比例關(guān)系和坐標值，還原得到的只與參數(shù)n有關(guān)的數(shù)值關(guān)系，在組網(wǎng)規(guī)劃下，可以獲得有效的定位數(shù)據(jù)。本發(fā)明使定位過程不再受A,n兩個參數(shù)同時干擾，轉(zhuǎn)而只需要考慮消參后獲得與參數(shù)n相關(guān)函數(shù)關(guān)系及與相應(yīng)關(guān)系下的已知參考點坐標。從而計算出相應(yīng)的坐標值，到達定位目的。本發(fā)明科學(xué)設(shè)定了組網(wǎng)密度，及組網(wǎng)規(guī)劃，為科學(xué)實驗的進行和應(yīng)用成本的降低提供了分析基礎(chǔ)。
文檔編號H04W84/18GK103002463SQ20121050199
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者鄧貴華, 張會清 申請人:北京工業(yè)大學(xué)