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专利号: 2016106001914
申请人: 南京师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于几何方式的无设备目标定位方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:

1)利用预先布置的若干无线测量节点组成能够互相通信的测量网络,定位系统包括M+

1个无线收发节点,以IEEE802.15.4的无线通信协议为基础进行组网,每个无线收发节点都具有16个通信信道,从2405MHz开始,到2485MHz结束,每间隔5MHz设置一个通信信道;其中M个无线收发节点构成测量网络,第M+1个节点为控制节点,负责收集数据和控制信道切换;

2)信道选择与接收信号强度测量:根据应用需要选择16个通信信道中C个信道进行测量,分别记为第1信道、第2信道、…、第C信道,其中C≤16;起始时,所有M+1个节点都工作在第1信道上,M个无线收发节点按各自序号依次发射信号,并进行接收信号强度RSS测量,当所有M个无线收发节点发射完毕,此时控制节点发出信道切换信息,所有节点切换到下一个信道,以此类推,直到所有C个信道测量完毕;然后,根据每个信道的链路质量指示,选择出L组信道质量较好的测量数据用于下述定位过程,其中,L≤C;在信道选择完成后,分别对每一个信道的测量值进行步骤3)-8)的操作;

3)有效链路检测:由于总共有M个无线收发节点作为测量节点,所以一共可以组成K=M×(M-1)/2对无线链路,选择其中能够反映目标影响的链路,有效链路选择准则如下:Zt={li|Δyi(t)>yth}

其中yth表示门限值,可根据经验选取;Δyi(t)表示目标出现前后第i条链路强度RSS的变化;Zt表示第t时刻的有效链路集合;li表示挑选出的第i条链路;

4)先验区域确定:根据目标移动的最大速度,计算出当前目标存在的有效区域Ot和扩大的有效区域O'tOt={pt|H(pt-1,pt)<r}

O't={pt|H(pt-1,pt)<1.3r}

其中pt-1=(xt-1,yt-1)代表上一时刻的目标位置,pt表示定义区域内当前时刻可能的目标位置点,H(pt-1,pt)代表pt-1和pt之间的欧几里德距离,r=umax×Δt表示单位时间Δt内目标最大移动距离,umax为目标移动的最大速度;

5)野值链路滤除:步骤3)和4)分别从强度RSS变化程度和空间区域限制两个角度给出了有效链路条件,只有同时满足这两个条件的链路才能被用来计算目标位置,而不能同时符合这两个条件的链路将被当成野值链路;将满足强度RSS变化程度和先验区域条件的链路集合记为St={li|Δyi(t)>yth&di(t)<1.3r}其中St表示第t时刻同时满足强度RSS变化程度和先验区域条件的有效链路集合;di(t)表示位置点pt-1到第i条链路的距离;

6)求解链路交点:假设构成第i条链路的两个节点的坐标为 和 构成第j条链路的两个节点的坐标为 和 相应的,第i,j条链路的直线方程分别为y=kix+bi和y=kjx+bj,其中斜率分别为 和截距分别为 和 由于交点必然同时出现在两

条线段上,所以有下面的方程:

利用矩阵计算,可以得到交点坐标,并且同时定义对应权重为:wΔy=Δyi(t)+Δyj(t)

其中Δyi(t)、Δyj(t)分别表示目标出现前后第i条和第j条链路强度RSS的变化;

7)野值交点滤除

将按步骤6)得到的所有交点集合记为Gt,将其中落在有效区域内的交点定义为有效交点,则有效交点集合取为其中 表示第i个交点坐标, 表示上一时刻的目标位置pt-1和第i个交点 之间的欧几里德距离;相应的有效交点的权重集合可以记为:

8)加权定位:第l条信道的定位结果为 其中G't表示集合G't中的元素个数,wi表示归一化权重,

9)多信道融合:为综合利用多组信道测量信息,将L组信道的结果再进行加权求和其中wl表示归一化信道权重,wl=LQI(l)/255,LQI(l)表示第l条链路的信道链路质量。