專利名稱：Rssi與模式匹配相結(jié)合的無源定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及無線通信技術(shù)，具體涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的無 源定位方法，可用于在包含明顯多徑效應(yīng)的城區(qū)環(huán)境中的無源定位。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取平臺(tái)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域 內(nèi)的各種監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的指定范圍內(nèi)的信息檢測(cè)與目標(biāo)跟蹤，因此位置信 息對(duì)于傳感器網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要，檢測(cè)事件之后首先關(guān)心的就是該事件發(fā)生的位置，所以定位 機(jī)制對(duì)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN來說是必不可少的。若要定位監(jiān)測(cè)對(duì)象的位置，則首先要知道自己的位置，故WSN的定位機(jī)要分為自 定位和盲定位；自定位指的是傳感器節(jié)點(diǎn)自身定位，就是根據(jù)少數(shù)已知自己位置的節(jié)點(diǎn)，通 過交換相對(duì)位置信息，或按照某種定位機(jī)制確定自身的位置；盲定位指的是對(duì)未知對(duì)象的 位置信息的確定，除此之外盲定位包括跟蹤、實(shí)時(shí)監(jiān)視目標(biāo)的行動(dòng)路線、預(yù)測(cè)目標(biāo)的前進(jìn)軌 跡等功能?！盁o源定位”指的是網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)在定位過程中不向被定位目標(biāo)發(fā)射電磁信號(hào) 或其它用于定位的各種形式信號(hào)，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)與被監(jiān)測(cè)設(shè)備之間沒有協(xié)作通信，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)只 是通過對(duì)被監(jiān)測(cè)設(shè)備發(fā)射的無線電信號(hào)的接收與處理來實(shí)現(xiàn)對(duì)其定位與跟蹤；無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)無源定位相關(guān)算法有很多，主要分為基于距離的定位算法和距離無關(guān)的定位算法；基 于距離的定位算法是指需要測(cè)量或計(jì)算傳感器節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)的絕對(duì)距離或方位，并利用此絕 對(duì)距離或方位，以及傳感器節(jié)點(diǎn)的實(shí)際位置確定目標(biāo)在網(wǎng)絡(luò)的位置坐標(biāo)，基于距離的定位 中主要采用方法有基于到達(dá)時(shí)間Τ0Α、到達(dá)時(shí)間差TD0A、到達(dá)角度AOA和接收信號(hào)強(qiáng)度指示 RSSI等；與距離無關(guān)的定位方法定位精度低，例如質(zhì)心算法、距離向量-跳段DV-Hop、近似 三角形內(nèi)點(diǎn)測(cè)試APIT算法等。隨著蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，基于到達(dá)時(shí)間差TDOA的定位技術(shù)已逐漸成為無 線定位系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，常見的應(yīng)用于TDOA定位技術(shù)還包括Chan算法、Taylor級(jí) 數(shù)展開算法等?；赥DOA的定位技術(shù)對(duì)硬件的要求較高，在視距傳播的環(huán)境下定位精度較 高，然而在非視距傳播環(huán)境下由于多徑效應(yīng)的影響，定位精度顯著下降，特別是在城市環(huán)境 中存在較多的是非視距傳播環(huán)境下，該技術(shù)的定位誤差會(huì)惡化為視距傳輸環(huán)境下的5 10 倍，無法滿足用戶的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，結(jié)合模式匹配算法提出了一種RSSI 與模式匹配相結(jié)合的無源定位方法，以有效抑制多徑效應(yīng)所帶來的定位誤差，提高非視距 傳輸環(huán)境中在多徑效應(yīng)影響下系統(tǒng)的定位精度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括如下步驟(1)將網(wǎng)絡(luò)規(guī)則網(wǎng)格化，對(duì)每一個(gè)網(wǎng)格都以單脈沖信號(hào)探測(cè)網(wǎng)格中心到接收天線 的信道，發(fā)射功率為Pt，接收端接收到m個(gè)由不同路徑傳輸?shù)男盘?hào)，計(jì)算信道的衰落特征值
權(quán)利要求
1. 一種RSSI與模式匹配相結(jié)合的無源定位方法，包括如下步驟(1)將網(wǎng)絡(luò)規(guī)則網(wǎng)格化，對(duì)每一個(gè)網(wǎng)格都以單脈沖信號(hào)探測(cè)網(wǎng)格中心到接收天線的 信道，發(fā)射功率為Pt，接收端接收到m個(gè)由不同路徑傳輸?shù)男盘?hào)，計(jì)算信道的衰落特征值 Loss(dB)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RSSI與模式匹配相結(jié)合的無源定位方法，其特征在于步驟(1)所述的將網(wǎng)絡(luò)規(guī)則網(wǎng)格化，按如下步驟進(jìn)行2a)確定網(wǎng)格的形狀為正方形，正方形的邊長(zhǎng)1為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RSSI與模式匹配相結(jié)合的無源定位方法，其特征在于步驟(2)所述的選擇前4個(gè)接收機(jī)作為參考接收機(jī)，要求其中不存在任意三個(gè)接收機(jī)在同一條 直線上，按如下步驟進(jìn)行3a)定位前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的接收機(jī)鋪設(shè)時(shí)，記錄網(wǎng)絡(luò)中的所有接收機(jī)的位置坐標(biāo)； 3b)參考接收機(jī)選擇時(shí)，首先提取初步選定的4個(gè)接收機(jī)的位置坐標(biāo)，再在4個(gè)接收機(jī) 中任意選取3個(gè)不同的接收機(jī)為一個(gè)驗(yàn)證組合，根據(jù)排列組合得到4種不同的驗(yàn)證組合，對(duì) 每一種驗(yàn)證組合中的三個(gè)接收機(jī)的位置坐標(biāo)進(jìn)行如下檢驗(yàn)設(shè)組合中三個(gè)接收機(jī)的位置坐標(biāo)分別為(Xl，Y1)、(χ2，I2)、U3，y3)，若滿足
全文摘要
本發(fā)明公開了一種RSSI與模式匹配相結(jié)合的無源定位方法，主要解決在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，現(xiàn)有無源定位方法由于多徑效應(yīng)影響定位精度較低的問題。其方法是(1)將網(wǎng)絡(luò)規(guī)則網(wǎng)格化，以單脈沖信號(hào)探測(cè)信道，計(jì)算該信道的衰落特征值；(2)根據(jù)各接收機(jī)的平均接收信號(hào)強(qiáng)度大小及相對(duì)位置選擇4個(gè)參考接收機(jī)；(3)定位時(shí)，任選其中兩個(gè)接收機(jī)，計(jì)算二者的平均接收信號(hào)強(qiáng)度差值ΔPr，及網(wǎng)格到二者的衰落特征差值ΔLoss；(4)將所有網(wǎng)格的衰落特征差值ΔLoss與平均接收信號(hào)強(qiáng)度差值的相反數(shù)-ΔPr進(jìn)行匹配；(5)重復(fù)步驟(3)-(4)三次，將平均匹配程度最高的網(wǎng)格的中心作為定位結(jié)果。本發(fā)明在多徑效應(yīng)影響下仍能保證較高精度，提高了現(xiàn)有定位方法的精度，可用于城區(qū)環(huán)境中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無源定位。
文檔編號(hào)H04W64/00GK102064895SQ201010598680
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者司江勃, 吳利平, 李贊, 杜軍朝, 楊藝, 秦五一, 趙翌遠(yuǎn), 郝本建, 陳小軍, 馬幗嶸 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)