[发明专利]蓝牙终端侧定位中支持失效容忍的低成本Beacon信标布置方法

权利要求书

1.一种蓝牙终端侧定位中支持失效容忍的低成本Beacon信标布置方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)给出蓝牙信号的传播模型，推导出蓝牙设备收发双方的距离与接收信号强度之间的关系表达式；

2)给出三维空间三边定位的方法；然后，提出以最小化Beacon信标数量为目标函数，以失效容忍为约束的优化问题；

3)设计了基于遗传算法Beacon信标布置方法对优化问题进行求解。

2.如权利要求1所述的蓝牙终端侧定位中支持失效容忍的低成本Beacon信标布置方法，其特征在于，所述步骤1)中，蓝牙信号的传播模型如下：

RSSI＝P_Beacon+G_TX-P_loss+G_Rx (2)

其中，

P_loss＝P_ref+10lg(d^η)+χ (3)

在式(2)和(3)中，RSSI表示接收方的接收信号强度；P_Beacon表示发送方的发射功率；G_Tx和G_Rx分别表示发送方和接收方的天线增益；P_loss表示信号的路径损耗；P_ref是接收方和发送方相距1m时的参考路径损耗；d是发送方和接收方之间的距离；η是路径衰减指数；χ表示环境阴景衰落的标准差，根据式(2)和(3)，得到：

以ρ_th表示接收信号强度阈值，令RSSI＝ρ_th，即得到Beacon信标的有效通信半径r为：

以d_ij表示第i个目标点q_i和第j个Beacon信标b_j之间的距离，若d_ij≤r，则目标点q_i位于Beacon信标b_j的信号覆盖范围之内，i＝1,2,...,|Q|；j＝1,2,...,|B|。

3.如权利要求1或2所述的蓝牙终端侧定位中支持失效容忍的低成本Beacon信标布置方法，其特征在于，所述步骤2)中，三维空间三边定位方法如下：已知三维空间中的三个Beacon信标b₁，b₂和b₃，这三个信标可看成是三个球面的球心且坐标已知，分别为：(x₁,y₁,z₁)，(x₂,y₂,z₂)和(x₃,y₃,z₃)，在这三个Beacon信标的信号覆盖范围内有一个坐标未知的点q，其坐标以(x,y,z)表示，点q与b₁，b₂和b₃的距离通过式(4)计算得出，假设分别为d₁,d₂和d₃，因此，得到如下方程组：

通过求解方程组(6)，得到q的坐标(x,y,z)；

在满足失效容忍度为n的前提下使定位系统所需的Beacon信标数量最少，因此，建立优化问题如下：

其中，θ_ij是一个指示变量，当目标点q_i与Beacon信标b_j之间的距离d_ij≤r时，θ_ij＝1；否则，θ_ij＝0。