[发明专利]基于Zigbee网络的室内双向定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于Zigbee网络的室内双向定位方法。

背景技术

GPS定位系统是应用十分广泛和成熟的定位技术，但是微波信号很容易被建筑物等吸收和反射，因此GPS定位设备适合在室外使用，在室内环境中，由于环境情况复杂，微波信号衰减严重，GPS并不适用。随着数据业务和多媒体业务的快速发展，人们对位置信息的需求日益增大，特别是在相对复杂的室内环境下，如商场、图书馆、停车场、矿井等，经常需要快速准确地获取用户或者设备的位置。随着物联网时代的逐步到来，无线传感器网络的建立将会遍布生活中的每个角落，为此我们可以方便的利用此网络提供室内基于位置的服务，双向定位是指:定位对象在被定位的同时也可以主动获知自身的位置信息。

Zigbee是一种新兴的近距离、低功耗、低数据速率、部署无线传感器网络的新技术,它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。主要用于近距离无线连接。它依据802.15.4标准,在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器,所以它们的通信效率非常高。无线传感器网络中，使用无线方式与各个设备之间进行通信，在此过程中会有一个重要的参数即接收信号强度指示（RSSI），而zigbee网络中就是根据各个设备接收到的信号强度RSS来评价此通信链路的质量，从而分配最优的路由的。由无线电波的传播特征和电磁波室内传播路径损耗模型的相关知识可知RSSI与信号发射端和接收端的距离有特定的关系，根据zigbee网络这种特性，即通过在通信过程中提取相应设备的RSSI值，设计算法来确定被定位节点在此网络中的位置。现有的zigbee定位方式只是一种被定位的工作方式，即被定位人员携带定位节点，就可以从服务器或监视器端知晓被定位者的位置信息。这种zigbee网络定位方式，没有实现被定位者自身实时获知自身位置信息。另一方面，设计的算法精度也不高，一般都是基于路径损耗模型来设计算法。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于Zigbee网络的室内双向定位方法，它具有定位效率好，双向定位精度高的优点。

本发明是这样来实现的，它包括基于Zigbee网络的双向定位装置和定位算法，定位装置的定位过程为在需定位区域中设置一定数量的参考节点（路由器），这些节点的位置信息是已知的，协调器组网完成后，当有定位节点（终端节点）进入该区域时，其便可以获取各个参考节点对应的RSSI值及物理地址，通过终端节点设备内的定位算法计算出移动节点在此网络中的位置，与此同时，定位节点把自身获取到的RSSI和物理地址数据发送给了协调器，协调器端通过RS232将此数据发送到一台与网络互连的计算机，这样，在此种机制下实现了定位节点自身定位结果获知以及本地或远程端监控定位的双向定位模式。定位算法是基于zigbee网络结合路径损耗模型的指纹数据库定位算法，针对室内具体环境采用Multi-wall模型（MWM）。这种模型将环境中的墙体和地面的吸收损耗因子加入到了自由空间传输模型中，分别用传输损耗Lwalls和Lfloors表示。此传输模型可表示为：

                                                                       （1） 

                                                                          （2）

                                                                  （3）                               

LMWM是指路径损耗，L1是自由空间损耗模型中距离发射节点1m处的路径损耗值，n是路径损耗因子，因环境变化会有所变动。Lwalls是信号在墙面上总损耗值，Lfloors是信号在地板上的总损耗值。是指实验空间内墙面的材质种类数，awi是指第i种类型材质墙体的损耗因子，kwi是指第i种类型材质墙体的数目。af是指地板的损耗因子，kf是指地板材质的类型数。