[发明专利]NLOS环境下基于改进粒子滤波的室内定位行人方法

说明书

本发明公开了一种NLOS环境下基于改进粒子滤波的室内行人定位方法，本方法的硬件配置有移动节点、参考节点以及无线传感器网关，移动节点负责与参考节点通信，获取参考节点的RSSI值，并将RSSI值经网关传输到上位机进行处理，移动节点包含具有三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计的九轴惯性导航模块，用于做行人航位推算算法；通过RSSI定位估计移动节点的位置，通过惯性导航获取移动节点的方向与加速度信息，估计移动节点的位置，采用粒子滤波融合RSSI定位和惯性导航以得到移动节点室内定位的坐标。本方法采用对非高斯非线性环境具有更好滤波效果的粒子滤波方式对信道损耗模型进行融合，使在NLOS环境下仍能进行准确定位，提高定位精度。

技术领域

本发明涉及一种NLOS环境下基于改进粒子滤波的室内行人定位方法。

背景技术

现有基于RSSI(received signal strength indication接收信号强度指 示器)的室内定位解决方案有基于指纹识别和基于信道模型两类。第一种方案 通过构建指纹库来实现定位，该方法需要在离线阶段构建RSSI的综合数据图， 需耗费大量的时间和精力，并且在环境改变时需重新进行校准。第二种方案是 通过信道损耗模型，根据测量的RSSI值估计接收器和发射器之间的距离，然 后根据估计算法估计出接收者的位置。

为了提高第二种方案的定位精度，通常将其与惯性导航系统进行融合，现 有的解决方案大多采用卡尔曼滤波的方式进行融合，而卡尔曼滤波对非线性系 统的滤波效果不明显。并且信号在动态环境中传播时会产生反射、折射等NLOS (Non-Line of Sight非视距)传播方式，使接收到的RSSI值与实际值产生偏 差，会影响定位精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种NLOS环境下基于改进粒子滤波的 室内行人定位方法，本方法采用对非高斯非线性环境具有更好滤波效果的粒子 滤波方式对RSSI定位系统与行人航位推算系统进行融合，并使用迭代的方式 不断更新路径损耗因子η，使本定位方法在NLOS环境下仍能进行准确定位，提 高定位精度。

为解决上述技术问题，本发明NLOS环境下基于改进粒子滤波的室内行人 定位方法包括如下步骤：

步骤一、室内行人定位包含行人携带的移动节点、参考节点以及无线传感 器网关，其中移动节点负责与参考节点通信，获取参考节点的RSSI值，并将 RSSI值经网关传输到上位机进行处理，移动节点包含具有三轴加速度计、三轴 陀螺仪和三轴磁力计的九轴惯性导航模块，用于行人的航位推算；

步骤二、RSSI定位：基于RSSI定位理论和测试的传播模型，无论室外或 室内信道，平均接收功率随距离的对数衰减，RSSI与距离的表达式如下：

P(d)＝P(d₀)-10ηlog₁₀(d/d₀)+X_σ (1)

其中，_η为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速率；d₀为近地参 考距离；d为发送接收距离；P(d)和p(d₀)分别为当距离为d和d₀时的接收信号 强度，其单位为分贝毫瓦(dBm)；X_σ为零均值高斯分布随机变量N(0，σ)；

步骤三、根据式(1)推导参考节点与移动节点之间的距离d，

其中，路径损耗指数η受周围环境的影响，通常在室外环境中为2～4，而 在复杂的室内环境中则在4～6；