[发明专利]一种基于RSSI的低速移动车辆定位方法

权利要求书

1.一种基于RSSI的低速移动车辆定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、取每组4个AP节点围成区域作为一个定位子网格，记录各AP节点的ID、坐标位置，并计算AP节点之间的实际距离；具体包括：

步骤11、在同一平面的道路两侧等间隔布置AP节点，所述AP节点呈直线均匀排布，记录各AP节点的ID及坐标位置；

步骤12、取每组4个AP节点，记为A、B、C、D，所围成区域作为一个定位子网格，根据坐标计算AP节点之间的实际距离l_AB，l_BC，l_CD，l_DA；

步骤2、控制中心控制AP节点发送探测请求帧和射频信号，并记录各AP节点的RSSI值及衰减值，对信号衰减模型中的参数进行实时修正，得到修正后的RSSI测距模型；

步骤3、控制中心接收AP回传的信息，根据ID判断数据集中AP节点的数量和坐标位置，利用修正后的RSSI测距模型计算出移动车辆与AP节点的距离；具体包括：

步骤31、移动车辆进入定位子网格区域后，控制中心接收AP节点传送回来的MAC地址、时间戳Time和信号强度RSSI信息，根据ID判断回传数据中AP节点的数量k，k＝1、2、3或4；

步骤32、根据RSSI值计算移动车辆到AP节点的距离d_i，以AP节点坐标为圆心，d_i为半径画圆O_i，i＝A、B、C或D：

式中，RSSI_(i)表示第i个AP节点嗅探到的RSSI值，λ为修正后的衰减因子；

步骤4、利用AP节点与移动车辆的距离合理设计加权因子，建立基于不同AP节点数量的融合定位算法；包括：

步骤41、当k＝1时，取前一时刻车辆位置作为起始位置坐标(x',y')，过点(x',y')作移动车辆延长线，相切圆O_i于点M(x_M,y_M)；因为移动车辆不能大范围横向移动，故作直线L平行于道路方向，且相切圆O_i于点P(x_P,y_P)，取点M与点P的质心坐标为当前时刻定位坐标(x,y)；得到当前时刻移动车辆的坐标如下式所示：

步骤42、当k＝2时，根据AP节点的编号，分为位于道路两侧、位于道路同侧两种情况：

①当位于道路两侧时，假设AP节点为A、C，判断两圆关系，如下式所示；

式中，1表示相交，0表示相切，-1表示相离；

当d_A+d_C＞l_AC时，两圆相交，有两个交点F_A、F_c，坐标分别为(x_FA,y_FA)、(x_FC,y_FC)，取F_A、F_c的质心坐标为定位坐标(x,y)，具体计算方法如下：

如果两个交点分别在子网格内外，则取子网格内交点为定位坐标(x,y)；

当d_A+d_C＝l_AC时，取交点为定位坐标(x,y)；

当d_A+d_C＜l_AC时，过两圆圆心作线段l_AC，分别交两圆于点F_A′、F_c′，坐标分别为(x_FA′,y_FA′)、(x_FC′,y_FC′)，进一步地，若d_A≥d_C，则认为点F_A距离未知节点较近且在权值中所占的影响大，具体计算方法如下：

②当位于道路同侧时，假设AP节点为B、D，判断两圆关系；

当d_B+d_D＞l_BD时，两圆相交，取子网格内交点为定位坐标(x,y)；

当d_B+d_D≤l_BD时，对圆B得到初步定位坐标F_B(x_FB',y_FB')，过点F_B作平行于道路的直线交圆D于点F_D，坐标为(x_FD',y_FD')，进一步地，若d_B≥d_D，则认为点F_B距离未知节点较近且在权值中所占的影响大，则定位坐标(x,y)具体计算方法如下：

步骤43、当k＝3时，根据AP节点的编号，分为三边相离、两边相离、一边相离、无边相离四种情况；

假设AP节点为A、B、C，则有圆A、圆B、圆C，判断三圆关系；

①当三边相离时，即

作线段连接三个圆的圆心交于点E、F、G、H、I、J，取这六个点的质心坐标为定位坐标(x,y)；

②当两边相离时，即满足下式中任一条件，作线段连接三圆圆心交于点E、F、G、H、I，取这五个点的质心坐标为定位坐标(x,y)；

当出现相交两个交点的时候，分别计算两个交点到第三个圆圆心的距离，取距离较近者进行计算；

③当一边相离时，即满足下式中三个条件之一，作线段连接三圆圆心交于点E、F、G、H，取这四个点的质心坐标为定位坐标(x,y)；

当出现相交两个交点的时候，分别计算两个交点到第三个圆圆心的距离，取距离较近者进行计算；

④当无边相离时，三圆两两相交有六个交点，并形成公共区域；分别计算两圆相交的两个交点到第三个圆圆心的距离，取距离较近者进行计算；交点为E、F、G，且d_A＞d_B＞d_C，则定位坐标(x,y)按下列公式计算；

步骤44、当k＝4时，认为定位坐标在四边形EFGH内，求得E、F、G、H的坐标为(x_E,y_E)、(x_F,y_F)、(x_G,y_G)、(x_H,y_H)，则定位坐标(x,y)按下列公式计算；

步骤5、控制中心依据在同一时刻接收到AP节点的数量，选择相应的加权无线定位方法，即可求出移动车辆的定位坐标。

2.根据权利要求1所述的一种基于RSSI的低速移动车辆定位方法，其特征在于，所述步骤2中包括：

步骤21、控制中心控制AP节点发送探测请求帧和射频信号，选择一个AP节点作为参考节点，其余3个作为待定位节点，参考节点对同一时刻得到不同AP节点的信号强度RSSI值进行高斯滤波处理，得到不同AP节点的T_RSSI值，然后对时序T_RSSI值进行算数平均处理；

步骤22、将滤波后得到的值代入信号衰减模型中，进行衰减因子修正，得到修正后的RSSI测距模型：

式中，A取高斯滤波后d＝1m时的RSSI值平均值，λ为实际道路环境中的信号衰减因子，d为节点之间的真实距离。