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      一種環(huán)境自適應的信號源定位方法

      文檔序號:7803434閱讀:264來源:國知局
      一種環(huán)境自適應的信號源定位方法
      【專利摘要】該發(fā)明公開了一種環(huán)境自適應的信號源定位方法,屬于對室內(nèi)的無線信號源進行定位的方法,特別是利用設(shè)備接收到的信號強度差(SSD)對信號源進行室內(nèi)定位的方法。該發(fā)明首先在定位區(qū)域內(nèi)按要求設(shè)置信號監(jiān)測器,信號源在16個信道上輪流發(fā)射信號,監(jiān)測器接收信號源在各信道發(fā)射的RSS值并求平均;選擇一個監(jiān)測器的RSS平均值分別于其它監(jiān)測器的RSS平均值相減,得到一組SSD信息,再計算出當前環(huán)境中的信號衰減因子和噪聲信息,然后計算出當下SSD信息與信號源位置之間的線性關(guān)系式,帶入當前SSD信息,計算出信號源的位置,實現(xiàn)發(fā)明目的。從而在定位過程中具有精度高、適應性強、工作穩(wěn)定、成本低的效果。
      【專利說明】一種環(huán)境自適應的信號源定位方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明屬于對室內(nèi)的無線信號源進行定位的方法,特別是利用設(shè)備接收到的信號強度差(SSD)對信號源進行室內(nèi)定位的方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002]近年來,室內(nèi)定位技術(shù)展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景和商業(yè)價值。譬如,大型超市對貨物的跟蹤管理,醫(yī)院對病人的位置實時監(jiān)控,博物館內(nèi)對館藏物品的導航和智能家居等不勝枚舉。因此在巨大的市場牽引力的作用下,尋找一個適合室內(nèi)定位環(huán)境的定位系統(tǒng),已經(jīng)成為業(yè)界的研究重點。
      [0003]中國專利201110112376《基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)》,是一種利用接收到的信號源信號強度(RSS)與信號源坐標之間所具有的非線性關(guān)系進行定位的方法。該方法首先記錄多個信號監(jiān)測器接收到的信號源信號強度信息。然后建立RSS信息與信號源位置之間的非線性關(guān)系方程組,最后利用最小二乘方法去解方程組,從而得到信號源的二維坐標。該方法雖然原理和實現(xiàn)過程相對簡單,并且可在一定程度上克服了傳統(tǒng)的室內(nèi)無線定位技術(shù)受非視距傳輸效應的影響。但是非線性方程組的求解存在病態(tài)條件、收斂性不確定等問題,容易計算出錯誤的位置信息;計算量大,信號源位置計算需花時間長;在實際定位環(huán)境中,工作不穩(wěn)定,RSS容易受到環(huán)境變化等諸多因素的影響,其中多徑傳播效應、信號衰減規(guī)律等對RSS的影響顯得尤為嚴重。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004]本發(fā)明目的是針對【背景技術(shù)】的不足之處改進設(shè)計了一種環(huán)境自適應的信號源定位方法,從而達到精度高、適應性強、工作穩(wěn)定、成本低的目的。
      [0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:首先在定位區(qū)域內(nèi)按要求設(shè)置信號監(jiān)測器,信號源在16個信道上輪流發(fā)射信號,監(jiān)測器接收信號源在各信道發(fā)射的RSS值并求平均;選擇一個監(jiān)測器的RSS平均值分別于其它監(jiān)測器的RSS平均值相減,得到一組SSD信息,再計算出當前環(huán)境中的信號衰減因子和噪聲信息,然后計算出當下SSD信息與信號源位置之間的線性關(guān)系式,帶入當前SSD信息,計算出信號源的位置,從而實現(xiàn)發(fā)明目的。因此,本發(fā)明方法包括:
      [0006]步驟1.在定位環(huán)境中設(shè)置多個監(jiān)測器并記錄各監(jiān)測器的位置坐標;
      [0007]步驟2.將信號源置于定位環(huán)境中,然后信號源在設(shè)定的多個信道上輪流發(fā)射信號;
      [0008]步驟3.各監(jiān)測器接收信號源在各信道上的信號強度,然后對各監(jiān)測器收到的多個信道上信號強度求平均,得到一組RSS平均值;
      [0009]步驟4.選擇一個監(jiān)測器的RSS平均值,分別與其它監(jiān)測器的RSS平均值相減,得到一組SSD信息,然后利用得到的SSD信息計算出當下環(huán)境中的信號衰減因子和噪聲信息;
      [0010]步驟5.根據(jù)信號傳播模型,推導出SSD信息與信號源位置之間的線性關(guān)系式;[0011]步驟6.將步驟4得到的實時環(huán)境中的信號衰減因子、噪聲信息和實時SSD信息帶入步驟5得到的SSD信息與信號源位置之間的線性關(guān)系式中并求解方程得到信號源位置。
      [0012]步驟2中信號源在16個信道上輪流發(fā)射信號;
      [0013]步驟5中信號傳播模型:
      [0014]Pk = Ps-1O a logdk+nk
      [0015]Pk表示距離信號源為dk時第k個監(jiān)測器接收到的信號強度,PS為信號源發(fā)射功率。α為信號衰減因子。nk是環(huán)境噪聲,一般可假Iii是服從均值為0,方差為0,高斯分布,即
      η,~Λφ,σ2);
      [0016]步驟5中建立的SSD信息與信號源位置之間的線性關(guān)系式為:
      [0017]A Θ = b+w
      [0018]其中
      [0019]設(shè)信號源的坐標是(X,y, z)T, (Xi, Yi, Zi)τ是第i個監(jiān)測器坐標,R = V-^+r+z3,第i個監(jiān)測器至U目標的距離式=J(X-1)2+(.v—v,)2+(Z-Z,)2,
      【權(quán)利要求】
      1.一種環(huán)境自適應的信號源定位方法,該方法包括: 步驟1.在定位環(huán)境中設(shè)置多個監(jiān)測器并記錄各監(jiān)測器的位置坐標; 步驟2.將信號源置于定位環(huán)境中,然后信號源在設(shè)定的多個信道上輪流發(fā)射信號;步驟3.各監(jiān)測器接收信號源在各信道上的信號強度,然后對各監(jiān)測器收到的多個信道上信號強度求平均,得到一組RSS平均值; 步驟4.選擇一個監(jiān)測器的RSS平均值,分別與其它監(jiān)測器的RSS平均值相減,得到一組SSD信息,然后利用得到的SSD信息計算出當下環(huán)境中的信號衰減因子和噪聲信息;步驟5.根據(jù)信號傳播模型,推導出SSD信息與信號源位置之間的線性關(guān)系式; 步驟6.將步驟4得到的實時環(huán)境中的信號衰減因子、噪聲信息和實時SSD信息帶入步驟5得到的SSD信息與信號源位置之間的線性關(guān)系式中并求解方程得到信號源位置。
      2.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)境自適應的信號源定位方法,其特征在于:步驟2中信號源在16個信道上輪流發(fā)射信號。
      3.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)境自適應的信號源定位方法,其特征在于:步驟5中信號傳播模型:
      Pk = Ps-1O a logdk+nk Pk表示距離信號源為dk時第k個監(jiān)測器接收到的信號強度,Ps為信號源發(fā)射功率。α為信號衰減因子 。nk是環(huán)境噪聲,一般可假Iii是服從均值為0,方差為0,高斯分布,即
      4.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)境自適應的信號源定位方法,其特征在于:步驟5中建立的SSD信息與信號源位置之間的線性關(guān)系式為:
      A Θ = b+w 其中: 設(shè)信號源的坐標是(X,Y, z)T, (Xi, Yi, Zi)τ是第i個監(jiān)測器坐標,
      【文檔編號】H04W64/00GK104010366SQ201410197236
      【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
      【發(fā)明者】郭賢生, 儲磊, 杜龍飛, 李葆倉, 郭偉奇, 黃艷梅 申請人:電子科技大學
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