[发明专利]一种基于RSSI测距的火灾监测网络定位方法

权利要求书

1.一种基于RSSI测距的火灾监测网络定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：根据公式(1)建立对数距离路径损耗模型；

式中，n为路径损耗指数；d₀为信号传播参考距离；P_R(d₀)是信号发射后d₀处的接收信号强度，X_σ是均值为0、标准差范围4～10的高斯随机变量；

步骤二：根据已知参考节点的位置，周期性动态测量获得其与邻居参考节点间的接受信号强度，利用对数距离路径损耗模型并根据公式(2)得到当前时刻监测区域内的路径损耗指数n值；

式中，d₁为参考节点R₀到附近的另外参考节点R₁间的实际距离，d₂为参考节点R₀到附近的另外参考节点R₂间的实际距离；P_R(d₁)为参考节点R₀与参考节点R₁间的P_R(d)值，P_R(d₂)为参考节点R₀与参考节点R₂间的P_R(d)值，

步骤三：利用RF信号传播衰减模型，通过测量P_R(d)值来计算网络中的参考节点和其他参考节点的距离，将所测得的距离和实际距离比较并获得参考节点处P_R(d)值的测量误差，具体步骤如下：

S11，设参考节点为R_i(x_i，y_i)，i＝1，2，…，n，其中n为参与校正计算的参考节点个数；设待校正参考节点为R₀(x₀，y₀)；R₀(x₀，y₀)到R_i(x_i，y_i)的实际距离分别为r_i，i＝1，2，…，n；通过P_R(d)测量得到的距离分别为d_i，i＝1，2，…，n；

S12，根据公式(3)获得测距相对误差；

S13，根据公式(4)获得参考节点R_i(x_i，y_i)处的加权测距相对误差校正系数μ_w；

S14，根据公式(5)获得监测节点和参考节点R_i之间的校正距离

式中，d_ui是监测节点和参考节点R_i之间的测量距离，单位m；

步骤四：利用基于遗忘调节因子的RLS定位算法估算出监测节点的坐标，具体步骤如下：

S21，设网络中的未知节点为U(x₁，y₁)，参考节点为R_i(x_i，y_i)到未知节点为U(x₁，y₁)的测量距离为d_i，i＝1，2，…，N；

S22，根据公式(6)获得N个测量方程；

式中，v_i为测量误差；

S23，将公式(6)两边平方后获得公式(7)；

S24，求解公式(7)后获得公式(8)；

h＝Gθ+v(10) (8)；

式中，θ＝[x y R]^T；R＝x²+y²；

S25，利用递推最小二乘法RLS对测量过程建模，得到公式(9)；

h_k＝G_kθ_k+v_k (9)；

S26，根据公式(10)计算测量误差代价函数J(θ_k)；

S27，根据公式(11)计算用前k个观测数据进行最小二乘算法得到的估计值

S28，引入针对误差的指数加权因子，根据公式(12)形成带遗忘因子的RLS估计算法；

式中，λ为遗忘因子，λ∈(0，1)；

S29，整理公式(12)得到公式(13)；

式中，C_k为递推增益矩阵，Q_k为协方差矩阵，