[发明专利]一种基于ZigBee网络在超市环境中的定位方法

权利要求书

1.一种基于ZigBee网络在超市环境中的定位方法，所述超市环境是以货架作为障碍物，其余空间为非障碍物区域，且在所述非障碍物区域中设置有带有ZigBee的购物车作为盲节点；以所述超市环境的外接矩形的任意一点作为原点O，以所述原点O的相邻边分别作为X轴和Y轴，分别建立二维平面坐标系XOY；其特征是，所述定位方法是按如下步骤进行：

步骤1、将所述超市环境分割为N块三角形定位子区域；在每块三角形定位子区域的顶点上分别设置带有ZigBee的参考节点，记为R_i，i＝1,2,3；以第i个参考节点R_i为源点，向所述第i个参考节点R_i的对面的边发散M条路径，并在所述第i个参考节点R_i的对面的边上相应形成M个路径终点E_m，1≤m≤M；在所述源点与第m个路径终点E_m之间的路径上设置有K_m个采集点；令第k个采集点与源点之间的距离记为d_k，且所述第k个采集点d_k位于所述非障碍物区域上，所述第i个参考节点R_i和所述盲节点的高度相同；

步骤2、离线阶段

步骤2.1、利用盲节点获取第m条路径上所有采集点的无线信号并进行滤波处理，得到K_m个RSSI测量值；

步骤2.2、根据K_m个RSSI测量值和K_m个采集点的距离构建第i个参考节点R_i的第m条路径上的RSSI-d映射表；

步骤2.3、利用最小二乘法对第i个参考节点R_i的第m条路径上的RSSI-d映射表进行拟合，得到第i个参考节点R_i的第m条路径上的RSSI-d分布曲线；从而得到第i个参考节点R_i的M条路径上的RSSI-d分布曲线所构成的分布曲线簇；进而得到每块三角形定位子区域的每个参考节点所对应的分布曲线簇；

步骤3、在线定位阶段

步骤3.1、当所述盲节点处于所述非障碍物区域内的未知位置，则所述盲节点上的ZigBee向周围的参考节点发送无线信号；

步骤3.2、假设有J个参考节点接收到相应的无线信号并进行滤波处理，得到所述盲节点的J个RSSI测量值；将所述盲节点的J个RSSI测量值分别与相应参考节点所对应的分布曲线簇进行匹配，得到所匹配的U个参考节点及其匹配的路径点集合；记第u个参考节点R_u所匹配的路径点集合为C_u；

步骤3.3、在U个参考节点中第u个参考节点R_u向自身的三角形定位子区域内其他参考节点发送无线信号；

步骤3.4、在U个参考节点中，若存在一个参考节点R_s1同时收到其他两个参考节点R_s2和R_s3发送的无线信号，则表示所述盲节点处于由参考节点R_s1、R_s2和R_s3所组成的三角形定位子区域中；

步骤3.5、在由参考节点R_s1、R_s2和R_s3所组成的三角形定位子区域的路径点集合C_s1、C_s2和C_s3中，获取路径点集合C_s1、C_s2和C_s3的中心点C；

步骤3.6、从所述路径点集合C_s1中抽取任意一个路径点c_s1、路径点集合C_s2中抽取任意一个路径点c_s2、路径点集合C_s3中抽取任意一个路径点c_s3进行组合为第f个匹配路径组，从而得到F个匹配路径组；

步骤3.7、利用式(1)计算第f个匹配路径组的差异程度Q_f，从而获得F个匹配路径组的差异程度：

式(1)中，表示路径点c_s1与路径点c_s2之间的距离；表示路径点c_s1与路径点c_s3之间的距离；表示路径点c_s2与路径点c_s3之间的距离；

步骤3.8、设置差异程度阈值为Δ，得到F个匹配路径组的差异程度中小于阈值Δ所对应的V个匹配路径组；

步骤3.9、利用式(2)得到所述盲节点的定位结果E：

式(2)中，Q_v表示第v个匹配路径组的差异程度；1≤v≤V；e_v表示第v个匹配路径组的中心点，表示第v个匹配路径组的中心点e_v对中心点C的矢量偏移。