[发明专利]基于TOF和RSSI信息融合的室内无线定位方法

摘要

本发明公开了一种基于TOF和RSSI信息融合的室内无线定位方法，主要解决目前室内定位技术缺乏有效的误差控制及数据利用率低的问题。其实现方案是：1.根据目标节点与锚节点之间的通信时间信息，利用对称双向双边测距算法计算两者间的距离并设定故障阈值、误差门限对其进行筛选；2.根据目标节点和锚节点之间的RSSI值信息，经高斯模型筛选后利用MK模型将其转换为节点间的距离；3.对两种距离进行加权融合得到最终距离；4.根据循环极大似然估计得到目标节点的估计解；5.对得到的估计解进行残差加权融合得到目标节点的坐标。本发明克服了现有技术中定位计算误差大、定位结果可靠性低的不足，提高了数据的利用率和定位跟踪精度。

主权项

1.一种基于TOF和RSSI信息融合的室内无线定位方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)获取目标节点T与锚节点Ai之间的通信时间信息，根据该时间信息利用对称双向双边测距方法计算出该时刻目标节点T与锚节点Ai之间的距离dTi，并设定故障阈值l和误差门限e对dTi进行筛选，得到锚节点Ai与目标节点T的TOF测距值dTi'；其中，目标节点T的坐标为(x,y)，锚节点Ai的坐标为(xi,yi)，且i＝1,2,...,f，f为大于等于3的自然数；(2)获取目标节点T与锚节点Ai之间的RSSI值信息，利用高斯模型对RSSI值进行筛选处理，将筛选后的RSSI值通过MK模型转化为目标节点T与锚节点Ai之间的RSSI测距值dRi'；(3)对TOF测距值dTi'、RSSI测距值dRi'进行融合，得到锚节点Ai与目标节点T的距离值di；(3.1)设定距离下限值dmin和距离上限值dmax；(3.2)将TOF测距值dTi'、RSSI测距值dRi'分别与步骤(3.1)设定的距离进行如下比较：(3.2.1)比较测距值dTi'与距离下限值dmin的大小：当dTi'≤dmin时，取di＝dRi'，进入步骤(3.4)；反之，进入步骤(3.2.2)；(3.2.2)比较距离值dRi'与距离上限值dmax的大小：当dRi'≥dmax时，取di＝dTi'，进入步骤(3.4)；反之，进入步骤(3.3)；(3.3)设定权值α：通过下式计算距离值di：di＝α·dRi'+(1‑α)dTi'；(3.4)输出距离值di；(4)根据循环极大似然估计获取目标节点T的估计解POSv；(4.1)在f个锚节点Ai中，设定每次参与极大似然估计的锚节点数为m个，其中3≤m≤f，对于每次选取的m个锚节点Ai，建立如下方程组：其中，1＜h＜m且h为自然数，x_h表示第h个锚节点的横坐标，y_h表示第h个锚节点的纵坐标，d_h表示第h个锚节点与目标节点T的距离值；表示目标节点T估计解的横坐标，表示目标节点T估计解的纵坐标；(4.2)对方程组<1>从第1行到m‑1行分别减去第m行得到如下方程组：对方程组<2>移项可得：AX＝b，其中，根据下式，计算目标节点T的一组估计解其中，()T表示矩阵的转置，()‑1表示矩阵的逆；(4.3)通过循环极大似然估计得到f个锚节点与目标节点T的个估计解POS_v：其中表示从f个锚节点中不重复的取出m个锚节点的取法个数；(5)对步骤(4)得到的估计解POSv进行残差加权融合，计算出目标节点T的坐标(x,y)。