[发明专利]一种基于LoRa SX1280的室内定位方法

说明书

本发明公开了一种基于LoRa SX1280的室内定位方法。它包括离线指纹采集建模阶段和在线实时定位阶段。离线指纹采集建模阶段：首先是需要基于LoRa SX1280的特殊指纹特征，特殊指纹特征包含测距指纹和RSSI指纹；然后在将特殊指纹录入到指纹库时，需要对特殊指纹采用高斯滤波方法进行预处理，最后利用改进支持向量回归方法得到定位计算模型。在线实时定位阶段：先利用移动节点装置和锚点装置在室内区域采集t次，形成t组特殊指纹特征；其次对这t组特殊指纹特征采用中位数滤波方法，得到一个唯一指纹特征；最后将这个唯一指纹特征代入到所得到的计算模型中，计算得到待定位节点的位置坐标。本发明消除指纹易受干扰问题。

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种基于LoRa SX1280的室内定位方法。

背景技术

LoRa技术是Semtech公司采用并且推广的的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案，属于低功耗广域网(Low Power Wide Area Network，LPWAN)通信技术中的一种。LoRa技术不再受限于传输距离和功耗的折衷考虑，为用户们提供了一种能够实现传输距离远、功耗低、多节点的系统，从而拓展成网络。

随着LoRa技术的受众群体越来越多，以及本身的持续发展。Semtech公司紧接着推出了SX1280芯片，意味着2.4GHz频段的LoRa的面世。该芯片内置测距引擎功能，即基于time-of-flight(TOF)的到达时间(Time Of Arrival,TOA)测距引擎。SX1280的测距功能基于SX1280收发器之间的无线信号的往返飞行时间的测量。该过程使用LoRa调制方案，因此受益于LoRa授予的远距离和低功耗操作的所有优点。

随着物联网应用的不断扩大和深入，基于位置的服务有了越来越广泛的应用。室内定位因特殊的环境因素而具有一些特殊性，例如缺乏统一的基础性架构，室内定位技术难以取得一致性、普适性，室内环境变化也具有严重的干扰作用。目前，室内定位方法主要包括基于测距的定位方法和基于指纹的定位方法。基于测距的定位方法根据传输模型测距又具有不同方法，如TOA，到达时间差(TDOA)，接收信号强度(RSSI)等。在这些方法里面，基于RSSI测距因其硬件成本和计算开销比较低而被广泛应用，但是RSSI测距精度较差，造成其定位误差也较大。虽然SX1280采用TOA测距，但是通过实际测试表明，SX1280的测距引擎在室内的测距误差也比较大。因此，仅 依据SX1280的TOA测距值进行定位计算得到的定位误差也比较大。基于指纹的定位方法主要利用无线信号空间位置的差异性，通过位置指纹关系数据库及匹配算法查找目标节点的位置指纹对应的物理位置信息，以估计节点位置。常用的匹配算法有最近邻(NN)算法、神经网络算法、向量机算法、K最近邻(KNN)算法等。现有指纹定位方法主要采用RSSI指纹或磁场指纹等。在实际室内环境中，由于多径、阴影效应、人员走动等影响，固定位置上来自各个AP点的RSSI值往往表现出复杂的时变统计特性，这会降低系统定位精度和增加系统复杂度。

发明内容

本发明公布了一种基于LoRa SX1280的室内系统及定位方法。

本发明解决其技术问题所采用的室内定位系统包括：移动节点装置、锚点装置、网关、定位服务器；其中移动节点装置和锚点装置都集成LoRa SX1280模组。

所述的LoRa SX1280模组支持LoRa通信模式和LoRa测距引擎模式。

所述的移动节点装置可配置于一切可移动设备上，其位置不固定。移动节点装置采用SX1280模组、独立天线、振动传感器、电池供电。

所述的锚点装置是指放置在已知坐标的位置不变的装置，主要用于辅助移动节点装置完成指纹信息的收集。锚点装置采用SX1280模组、独立天线、市电供电。

所述的网关主要用于移动节点装置和定位服务器通信。

所述的定位服务器用于在收到移动节点装置的定位请求及相关信息后，进行定位计算。