[发明专利]一种基于RSSI的近距离精确定位方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机应用技术领域，涉及一种基于RSSI的近距离精确定位方法。

背景技术

目前定位方法的主要有基于GPS、红外线、超声波等。但上述方法均有不同的缺点。比如GPS定位需要GPS接收芯片，虽然GPS接收芯片价格已经大幅下降基本满足廉价要求，但GPS有耗电量大、必须在室外空旷环境和误差不小于1m等缺点；不适用于长时间实时定位的嵌入式移动设备；红外线定位方法需特定的红外设备，价格昂贵；超声波设备价格昂贵且具有对遮挡高度敏感的缺点。这导致基于GPS、红外线、超声波的定位方法不适用于长时间实时近距离精确定位的低功耗廉价设备。相对而言，基于接收信号强度(Received Signal Strength Indication，简称RSSI)的定位具有无需借助额外硬件设备、廉价、低功耗、适用于多遮挡环境等特点。但当前的基于RSSI定位方法误差较大，不满足高精度的要求。

发明内容

本发明的目的就是减少这种定位误差，使得基于RSSI的近距离精确定位新方法不仅满足价格低廉、功耗低的要求，而且到达了理想的定位精度。本发明方法有参数标定和定位两个流程。

参数标定具体是：

第1步：固定低频基站位置和发射功率，依次分别选取等间隔距离的信号接收位置，d_i距离测量出对应的接收信号强度值p_i，如此便获得了n组(d_i,p_i)，设d_i＜d_i+1，此时便可将d_i距离时的参数k、α与d_i+1时的看成近似相等。

第2步：对于(d₁,p₁),(d₂,p₂)有方程组

由方程组可计算出k和α值，记为k_1,2,α_1,2。同理对于(d_i-1,p_i-1),(d_i,p_i)有方程组

可计算出k_i-1,i,α_i-1,i。如此便可获得k_1,2,k_2,3,…k_i-1,i…,k_n-1,n和α_1,2,α_2,3,…α_i-1,i…,α_n-1,n。

第3步：令此时组成n-1对二元组(p_i-1,i,k_i-1,i)和(p_i-1,i,α_i-1,i)，i＝2,…,n。

第4步：利用多项式拟合出函数映射k(p):p→k，α(p):p→α。代入公式得到距离值d关于p的解析式

通过以上定位可得到RSSI到距离的映射系统，达到精确测距的目的。接下来就要完成测距的后续工作：利用未知节点与多个不同信标节点的距离数据进行未知节点的精确定位，具体是：

(1)采用与标定时完全相同的N个低频基站B₁,B₂,B₃,…,B_N作为信标节点。建立空间直角坐标系Oxyz，信标节点在Oxyz下三维坐标依次为B₁(x₁,y₁,z₁)，B₂(x₂,y₂,z₂)，B₃(x₃,y₃,z₃)，…，B_N(x_N,y_N,z_N)。依次开启第i个低频基站发射低频信号，测得未知节点接收到的接收信号强度为P_i，根据公式计算出距离d_i。