[发明专利]一种基于RSSI和RSS的ZigBee技术定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及短距离无线通信技术、基于信号强度指示（RSSI）进行定位等领域的知识，尤其是一种ZigBee技术定位方法。 

背景技术

随着煤矿开采的不断推进，井下工作人员伤亡人数也在不断地上升。尽管国家已经大力推进矿井安全措施的改善，但矿井事故还是时有发生，而且由于矿井生产环境恶劣、地型复杂、人员流动性大，使得搜救效果差，抢险救灾、安全救护的效率低，所以如何在矿井事故发生时，及时定位到受困人员的准确位置并进行施救就显得尤为重要。ZigBee技术作为一种新兴的短距离无线通信技术，由于它低成本、低功耗、低复杂性等优越性，在环境复杂的井下进行人员定位具有很明显的优势，从而在井下通信中得到了大量的应用。 

基于ZigBee技术的定位算法是指矿井工作人员携带定位标签，定位标签通过指定的频率不断地发送其携带的信息给附近的基站，基站节点自动读取每个定位标签的携带信息以及信号强度指示值，根据信号强度指示（RSSI）与距离的关系，计算井下工作人员所在的位置。权值算法是解决有障碍物、电磁、折射等环境下，定位精度偏低问题。现利用基站节点读取的信号强度指示，进行测距定位的一种新算法的研究。在算法中使用权值函数与RSS相结合来定位，在复杂环境中的能够提高定位精度。 

定位算法有很多种，现在有两大类主要的定位算法，分别为RFID 和ZigBee，但定位算法按照不同的标准可以有很多不同的分类，其中比较常用的方法是三边定位，这也是本发明采用的定位方法的基础。在一个二维坐标系统中,最少需要用到三个参考点的距离才能唯一确定一个点的坐标。无线定位技术在三边定位的基础上演变出一些比较好的方法：基于测距技术的定位和无需测距技术的定位。基于测距技术的定位主要有TOA、TDOA、AOA、信号强度测距法；无需测距的定位算法主要有：质心法、凸规划定位算法、距离矢量跳数的算法。 

基于RFID的定位算法存在很多偶然因素，且只能精确到某个范围，定位精度较差；ZigBee技术作为一种新兴短距离无线通信技术，以其低功耗、低成本、低复杂性等优越性，在井下通信中得到大量应用，特别是在井下复杂环境中的人员定位系统。但已有的基于ZigBee的定位算法只能在环境比较空旷的情况下才能以较高的精度定位到具体的点，一旦处于复杂环境中，定位精度就相对较低了。 

发明内容

为了克服已有基于ZigBee技术的定位方法的定位精度较差、适用性较差的不足，本发明提供一种定位精度较高、适用性良好的基于RSSI和RSS的ZigBee技术定位方法。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种基于RSSI和RSS的ZigBee技术定位方法，包括以下步骤： 

1)接收功率p_RX的计算：其中RSSI为接收信号强度指示，p_Ref为发射功率值，三者之间的关系为： 

RSSI=10×logpRXpRef---(1)]]>

其中p_Ref=1mW； 

2)RSS的计算：RSS是根据发射端发射功率与接收功率的关系来构造的，其中发射功率由公式（1）求得； 

3)定位标签节点M的坐标计算：令任意3个基站节点J₁，J₂，J₃的节点坐标为(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，(x₃，y₃)，定位标签节点的坐标为(x，y)，则可得到：