[发明专利]一种Zigbee网络中的高精度节点定位方法

权利要求书

1.一种Zigbee网络中的高精度节点定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据节点接收到参考节点帧数据来计算信号强度RSSI，连续计算n帧数据所得RSSI再求平均，公式为其中n≥1；

2)根据公式RSSI＝-(D+10εlog₁₀(d1))计算出节点至参考节点的距离d1，其中D为本节点至参考节点为1米距离时接收信号强度，ε为信号路径损耗因子，即传播指数；

3)根据节点发送消息给参考节点再收到参考节点反馈的应答消息，计算出消息在空中的传输时延T_delay，连续计算m帧数据所得传输延时再求平均，公式为其中m≥1，为第k个传输时延；

4)通过公式d2＝V(T_delay/2)来估算另一种节点至参考节点的距离d2，其中V为电磁波在空中的传播速率；

5)对步骤2)和步骤4)两种方法估算出的距离进行差值比较，根据差值的大小来计算权重，进而对估算出的距离进行校准，校准公式为

6)同时计算四个参考节点至节点的距离d，由于四个参考节点的三维坐标已知，计算出该节点的位置坐标信息。

2.根据权利要求1所述的一种Zigbee网络中的高精度节点定位方法，其特征在于：在所述步骤1)中，信号强度RSSI的计算方法为：

11)未知节点MAC层记录消息或数据帧发送时的时间，该时间利用高精度的时钟粒度来记数；

12)MAC层将来自上层的应用数据作为本层的MSDU，在MSDU前部打上MAC头部信息，在尾部打上帧校验信息，整个封装成MPDU，通过使用PHY层提供的原语PD_Data.Request向PHY层请求发送数据至空口；

13)PHY层在接收到PD_Data.Request原语请求后，将来自MAC的MPDU数据作为本层的PSDU，在PSDU前部打上PHY头部信息，整个封装成PHY层的PPDU，并将该数据帧发送到空口进行传输；

14)PHY层通过PD_Data.Confirm原语通知MAC层，此次数据帧发送成功；

15)目的参考节点收到通过空口传输过来的数据帧后，将立即构造一个确认帧通过空中接口发送给未知节点，通知其已经收到数据；

16)未知节点收到确认帧后，通过采集信号的IQ数据来获取RSSI的值，并将RSSI值放入PD_Data.Indication原语中携带给MAC层；

其中，PD_Data.*格式为物理层协议规范的格式，MAC是介质访问控制，PHY是物理层、PPDU为物理层协议数据单元、PSDU为物理层服务数据单元、MSDU为介质访问控制层服务数据单元。

3.根据权利要求1所述的一种Zigbee网络中的高精度节点定位方法，其特征在于：在所述步骤3)中，消息在空中的传输时延T_delay计算方法为：MAC层记录该次RSSI值，同时获取当前时间的时钟计数，通过与步骤一中的时钟计数，通过做差值，并减掉数据帧从MAC层到空口的固定时延，从而得到数据或消息在空口的传输时延。

4.根据权利要求1所述的一种Zigbee网络中的高精度节点定位方法，其特征在于：步骤1)中的n＝20。

5.根据权利要求1所述的一种Zigbee网络中的高精度节点定位方法，其特征在于：步骤3)中的m＝20。