[发明专利]一种基于LoRa技术的室外定位方法

说明书

本发明涉及一种基于LoRa技术的室外定位方法，属于无线定位领域。该方法首先利用BP神经网络对获取的LoRa信号的RSSI测量值进行修正；利用修正的RSSI值，对LoRa路径损耗模型Z的参数进行动态优化，使Z适用于不同的定位环境；利用训练好的Z结合基于RSSI的线性定位模型G，建立基于RSSI的LoRa定位线性模型L3M，获取目标节点的初步定位结果集合R；利用L3M‑C定位模型，对R进行聚类处理，获取定位结果集合R₁；利用L3M‑MRE定位模型，对R进行最小估计RSSI误差选择，获取定位结果集合R₂；利用L3M‑W选择策略定位模型，对R₁和R₂进行最小平均估计RSSI误差选择，获得目标节点的最佳估计位置。本发明在室外环境下，可减少NLOS误差和环境噪声对信号传播的影响，提高定位精度。

技术领域

本发明属于无线定位领域，涉及一种基于LoRa技术的室外定位方法。

背景技术

物联网应用对定位的要求越来越多，例如设备跟踪或者智慧城市，都需要地理定位。根据Machina Reasearch研究，到2020年底，物联网将会有超过15亿台连接设备。其中约三分之一将严重依赖地理数据，60％的应用将可能包括地理数据。

到目前为止，可用于物联网物体定位的主要技术有蓝牙、GPS和GSM。目前，定位追踪方法大多采用蓝牙技术进行定位追踪，但蓝牙传输距离仅为10m～100m，传输距离太短，同时功耗大，难以进行有效追踪定位。在室外进行地理定位常用的方法是使用GPS，但是对于某些低功耗、低成本的物联网应用，GPS的高成本高和高能耗，不能满足实际应用的需求。而目前基于GSM通信传输的定位跟踪方法，其存在GSM传输功耗高、无法做到点对点实时控制的问题。

基于RSSI的定位技术，即通过接收信号强度进行定位估计。在环境中，影响RSSI定位精度的因素主要有两个：(1)在实际定位场景下存在大量的障碍物，定位时传播信号会受到非视距传播的影响(2)定位场景中信号传播特性随环境的改变而改变，固定的路径衰减模块参数很难全面而准确地反映整个定位区域的环境对信号的影响。

LoRa是一种低功耗远距离的无线通信技术，LoRa无线通信的技术的主要特点有：(1)远距离：在密集的城市环境和市内，LoRa具有较强的穿透能力，其传输距离可达3km以上；在空旷的郊区，其传输距离可达15km～20km，甚至更远。(2)低功耗：LoRa有专门为低功耗而开发的协议，电池寿命可达数十年。(3)接收灵敏度高：LoRa接受灵敏度达到了-148dbm，确保了网络连接的可靠性。(4)低成本：LoRa模块成本低。

因此，由所述LoRa本身的特性可联想到，在室外定位技术上可利用LoRa传输技术结合改进的RSSI定位算法来实现。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于LoRa技术的室外定位方法，在室外环境下利用LoRa传输技术进行定位时，能减少NLOS误差和环境噪声对信号传播的影响，提高定位精度。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于LoRa技术的室外定位方法，具体包括以下步骤：

S1：利用BP神经网络对获取的LoRa信号的RSSI(Received Signal StrengthIndication，接收的信号强度指示)值进行修正；

S2：利用修正的RSSI值，对LoRa路径损耗模型Z的参数A和N进行动态优化，使Z适用于不同的定位环境；

S3：利用训练好的Z结合基于RSSI的线性定位模型G，建立基于RSSI的LoRa定位线性模型L3M，获取目标节点的初步定位结果集合R；

S4：利用预设的L3M-C定位模型，对R进行聚类处理，获取定位结果集R1；