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      基于rssi技術(shù)的醫(yī)院病人定位方法

      文檔序號:7824322閱讀:458來源:國知局
      基于rssi技術(shù)的醫(yī)院病人定位方法
      【專利摘要】基于RSSI技術(shù)的醫(yī)院病人定位方法。首先采用理論中的對數(shù)-常態(tài)分布模型做為測距模型,布置一定的定位節(jié)點和未知節(jié)點,測量得到N個(PL(di),di),使用最小二乘法擬合曲線確定式中的路徑損失指數(shù)η和環(huán)境因子建立RSSI與距離之間的關(guān)系;其次選取距離未知節(jié)點最近的三個節(jié)點組成定位單元,由三點定位法確定未知節(jié)點坐標(biāo),并確定相應(yīng)的重心權(quán)重和距離權(quán)重,結(jié)合定位單元的重心權(quán)值和距離權(quán)值得到最終的權(quán)值Wj為最后循環(huán)進行M次定位,將M個坐標(biāo)和其對應(yīng)的權(quán)值進行加權(quán)融合,計算得到標(biāo)簽的最終坐標(biāo):與普通三邊測量算法相比具有的定位精度高,穩(wěn)定性強等優(yōu)點,具有重要的應(yīng)用價值。
      【專利說明】基于RSSI技術(shù)的醫(yī)院病人定位方法

      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明涉及一種用于醫(yī)院病人定位的RSSI節(jié)點定位方法。

      【背景技術(shù)】
      [0002] 隨著經(jīng)濟的發(fā)展、人民生活水平的提高W及醫(yī)療衛(wèi)生條件的改善,醫(yī)院還W傳統(tǒng) 的方式對病人進行監(jiān)護治療顯然不能滿足人們的要求。目前在國內(nèi)外的一些大中型醫(yī)院 中,對病人的監(jiān)護一般是采用中央監(jiān)護系統(tǒng),通過一臺或多臺中央監(jiān)護站連接各病床的床 旁監(jiān)護儀,該種床頭監(jiān)護儀只有監(jiān)護而沒有定位的功能,一旦病人不在病房發(fā)生意外的情 況就很難解決了,因此醫(yī)院必將迎來一次影響深遠的信息技術(shù)革命,醫(yī)院將成為W病人為 中也、W診斷、檢查、護理等醫(yī)療流程為主軸、W藥房、后勤、行政為支撐的新型高效運行系 統(tǒng),即醫(yī)院將向集無線定位監(jiān)控、藥物驗證、患者身份感知、檢驗結(jié)果實時傳輸、無線電子病 歷等功能的智能化方向發(fā)展,成為智能醫(yī)院。智能醫(yī)院的發(fā)展不僅在技術(shù)上緩解乃至解決 日趨緊張的醫(yī)患矛盾,有效的解決了醫(yī)院住院人數(shù)直線上升、獨生子女家庭老齡化、特殊人 群護理等困境下的護理困難等重大問題,也同時提升了醫(yī)生、護±的工作效率、給病人安全 帶來保障,為醫(yī)院具有更高效的患者承載力和競爭力提供了技術(shù)保障。
      [0003] 進入21世紀(jì)W來,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為通信技術(shù),W其廉價、便攜、通用的 特點成為未來發(fā)展的重點,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一個新興的網(wǎng)絡(luò),改變了人與自然界之間 的交互方式,被稱為是IT領(lǐng)域的"第四次產(chǎn)業(yè)革命"。隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展,無 線實時定位技術(shù)越來越得到人們的關(guān)注,無線定位服務(wù)是指通過無線終端和無線網(wǎng)絡(luò)的 配合,確定移動用戶的實際位置信息,從而提供用戶所需的與位置和方向相關(guān)的服務(wù)。 GPS (Global化sitioning System)定位技術(shù)無疑是目前應(yīng)用最為廣泛的定位技術(shù),每臺汽 車W及大部分的手機都有GI^S定位功能,然而在許多環(huán)境下,如高山、城市樓群及室內(nèi),遮 擋使GPS的信號減弱,定位精度大大下降,同時GPS由于其精確的導(dǎo)航和定位,不能滿足低 功耗、低成本、低數(shù)據(jù)傳輸速率的要求,不能滿足如煤礦內(nèi)人員定位、監(jiān)獄內(nèi)人員監(jiān)控、醫(yī)院 內(nèi)病人位置、特殊人群看護等特殊場合的使用,因此如何在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中實現(xiàn)精確定 位將是定位技術(shù)亟待解決的問題。
      [0004] 常用的室內(nèi)節(jié)點定位算法分為基于測距的定位算法和無需測距的定位算 法。無需測距的定位算法僅根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連通度來實現(xiàn)對未知節(jié)點的定位,主要方法 有:質(zhì)也定位算法、DV-Hop (distance vector-hop)定位算法、AP];T (approximate point-in-triangulation test)定位算法、凸規(guī)劃定位算法等?;跍y距的定位算法主要 有測距、節(jié)點定位和坐標(biāo)修正H個階段組成。其中測距常用的技術(shù)有;基于到達角度(Angle of Arrival,A0A)的定位,基于到達時間(Time of Arrival,T0A)的定位,基于到達時間差 (Time Difference of Arrival, TD0A)的定位和基于接收信號強度指示巧eceive Si即al Strength Indication, RSSI)的定位四種;節(jié)點定位的傳統(tǒng)方法有;H角測量法、H邊測量 法、極大似然估計法和極小極大估計法。T0A在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位中要求傳感器節(jié)點間保 持精確的時間同步,對硬件的要求很高;TD0A技術(shù)測距誤差小,有較高的精度,但其對硬件 的要求很高,成本和能耗也較高,該對于低能耗的傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一種挑戰(zhàn);AOA定位需 要提供節(jié)點的方位信息,因此需要額外的硬件設(shè)備,增加了硬件成本,并且A0A測距易受外 界環(huán)境的影響,不適用大規(guī)模的傳感器網(wǎng)絡(luò);RSSI測距比較簡單,實際應(yīng)用比較多,其定位 機制是已知發(fā)射節(jié)點的發(fā)射信號強度,接收節(jié)點根據(jù)接收的信號強度計算出信號的傳輸損 耗,利用理論模型或經(jīng)驗?zāi)P蛯⑿盘杺鬏敁p耗轉(zhuǎn)化為距離,再通過已有的定位算法計算節(jié) 點的位置坐標(biāo),由于傳感器節(jié)點本身具有無線通信能力,因此RSSI定位技術(shù)對傳感器節(jié)點 的硬件要求較低,但是無線信號的傳播易受環(huán)境的影響,定位精度相對較低。


      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0005] 本發(fā)明要克服傳統(tǒng)醫(yī)院監(jiān)護系統(tǒng)的缺點W及上述定位方法的缺陷,提出了一種改 進的RSSI技術(shù)的醫(yī)院病人定位方法W提高病人定位精度。
      [0006] 無線傳感器網(wǎng)絡(luò),是由布置在被監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的大量微型傳感器節(jié)點構(gòu)成,通常包 括H類節(jié)點:傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點和任務(wù)管理節(jié)點(終端節(jié)點)。從網(wǎng)絡(luò)功能上看,傳感 器節(jié)點完成信息感知和數(shù)據(jù)處理、并對其他節(jié)點傳送的信息進行管理、存儲和融合等處理; 匯聚節(jié)點負責(zé)連接傳感器網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)和衛(wèi)星等外部網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)不同協(xié)議找之間的通信協(xié) 議的轉(zhuǎn)換,同時告知傳感器節(jié)點管理節(jié)點的監(jiān)測任務(wù),并將傳感器節(jié)點收集的信息轉(zhuǎn)發(fā)到 外部網(wǎng)絡(luò);管理節(jié)點對整個網(wǎng)絡(luò)進行管理、監(jiān)測,它通常是具有網(wǎng)絡(luò)管理軟件的計算機或者 手持終端設(shè)備,使用戶獲得所需的監(jiān)測信息。該H種節(jié)點在無線網(wǎng)絡(luò)中相互協(xié)作(收發(fā)數(shù) 據(jù)信息),共同構(gòu)成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的物理層支持平臺,它們通過相互通信共同完成傳 感器網(wǎng)絡(luò)的定位和監(jiān)測任務(wù)。
      [0007] 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位過程中有兩類節(jié)點:信標(biāo)節(jié)點化eacon)和未知節(jié)點 (unknown node)。信標(biāo)節(jié)點是指其位置坐標(biāo)已知的節(jié)點,也稱銷節(jié)點(anchor)或參考節(jié)點, 其通過人工布置或自帶的GI^S定位設(shè)備獲取自身的精確位置,在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中所占比 例較少。未知節(jié)點是指位置坐標(biāo)未知的節(jié)點,其在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,通過與信標(biāo)節(jié)點的通 信計算確定自身位置坐標(biāo)。
      [000引經(jīng)典的H邊定位法是根據(jù)已知H個節(jié)點的坐標(biāo),W及節(jié)點與待測標(biāo)簽之間的距 離,計算標(biāo)簽坐標(biāo)的一種幾何算法。如附圖1所示,di,d2, ds是H個節(jié)點與標(biāo)簽之間的距離, W節(jié)點為圓也,距離為半徑,計算H個圓的交點坐標(biāo),即所求標(biāo)簽的坐標(biāo)。假設(shè)H個信標(biāo)節(jié) 點坐標(biāo)分別為(X。yi),(X2, y2),(X3, ys),未知標(biāo)簽節(jié)點坐標(biāo)為(X,y),根據(jù)幾何知識可知,未 知節(jié)點P的坐標(biāo)為:
      [0009]

      【權(quán)利要求】
      1.基于RSSI技術(shù)的醫(yī)院病人定位方法,其工作步驟是: 步驟1.測距模型采用理論模型中的對數(shù)-常態(tài)分布模型
      ,其中d是節(jié)點與標(biāo)簽間的距離;PL(d)為經(jīng)過距離d后收 到的信號強度,單位為dBTL(Clci)是射頻參數(shù),表示距發(fā)射端1米處接收到的信號強度絕對 值;n是路徑損失指數(shù);f表示環(huán)境因子,根據(jù)測得的N個(PUdi), (Ii),使用最小二乘法擬 合曲線確定式中的n和^,建立RSSI與距離之間的關(guān)系; 步驟2.設(shè)N個待檢測標(biāo)簽的坐標(biāo)為:(\,yp,j= 1…N;假設(shè)能接收到標(biāo)簽P信號的 定位節(jié)點有n個,RSSI值的集合定義為R,并且RSSI1SRSSI2彡…彡RSSIn;由RSSI值對 應(yīng)的距離D=W1,d2,…dn},(I1;^d2<…dn;在計算過程中,首先從最小值di開始選擇比其 大的兩個距離,形成一個定位單元,重復(fù)上述步驟,可得到M=Cf個定位單元; 步驟3.假設(shè)第j個定位單元為h,<],由于標(biāo)簽離定位單元重心越近,定位準(zhǔn)確
      【文檔編號】H04W64/00GK104502891SQ201410843912
      【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
      【發(fā)明者】史秀蘭, 何熊熊, 董緣緣, 鄭境易, 耿繼樸, 伍益明 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)
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