[发明专利]用于鲁棒且准确的基于RSSI的位置估计的系统和方法

说明书

本发明涉及用于鲁棒且准确的基于RSSI的位置估计的系统和方法。本发明提出了一种加权质心定位（WCL）算法，其仅基于网关的已知位置和网关处的接收信号强度指示（RSSI）的测量结果来进行位置估计。当依照网关的相对RSSI对网关进行排序时，该算法基于网关的等级来计算网关的权重。仿真已经演示出该算法在不同多径/衰落信道条件下的鲁棒性及其良好的位置性能。

技术领域

本发明的实施例涉及确定移动电子设备的位置的领域。

背景技术

在IOT（物联网）以及许多其他位置相关应用中，要求基础设施能够估计一个或若干个无线对象或目标节点的位置。以低成本实现无线环境中的准确位置估计仍是一项巨大的挑战。本发明要呈现一种用于以低成本实现具有良好准确度的鲁棒位置估计的简单方法。

在典型的位置估计系统中，存在其位置已知的若干个参考节点或网关以及其位置要被估计的一个或若干个目标节点或尘埃（mote）。为了估计目标节点的位置，需要通过由目标节点进行且由参考节点接收的无线电传输或者方向相反的无线电传输来测量表征目标节点相对于参考节点的定位信息的一些度量，诸如距离或角度。在本发明中，我们考虑下述情况：其中，目标节点进行无线电传输，该无线电传输由该目标节点周围的网关（参考节点）接收。

以下描述对本发明的下述示例进行描述：在这些示例中，在2维平面中确定移动节点的位置。虽然重要，但本申请并不进行限制，并且本发明也包括变形，在这些变形中，移动节点被定位在3维空间中。

发明内容

本发明提出了一种加权质心定位（WCL）算法，其仅基于网关的已知位置和网关处的接收信号强度指示（RSSI）的测量结果来进行位置估计。如对于本领域技术人员来说公知的那样，尽管已经存在与WCL位置算法或接近领域相关的多种学术研究以及专利公开，但具有良好位置准确度的简单且鲁棒的WCL算法的设计仍然是主要的挑战。这是本发明试图解决的问题。

附图说明

图1以示意性简化方式图示了一种定位过程，通过该定位过程，多个网关接收由移动节点发射的定位分组并凭借求解器来确定其位置，求解器处理每一个网关处的分组的RSSI信息。

图2通过流程图来表示本发明方法的可能实现。

具体实施方式

位置估计系统一般可以被划分成两个类别，即，基于测距的方法和无需测距的方法。典型的基于测距的系统利用TOA（到达时间）或TDOA（到达时间差）信息，这要求准确时间戳设备以获得目标节点与网关之间的距离信息，并且其使用三角测量方法来获得目标节点的位置。基于RSSI的位置算法可以落到基于测距或无需测距的方法中。

对于本领域技术人员而言公知的是，关于距离的无线电信号传输（radio signaltransmission over distance）遵循以下规则：

其中P_r是接收信号功率，即，RSSI；P_t是发射功率；G_t是发射机天线增益；G_r是接收机天线增益；w是无线电的波长；以及d是从发射机到接收机的距离。b被称为路径损耗指数（PLE）。对于自由空间传输，b=2，而对于具有多径衰落的更一般传输环境，b具有1.6与5之间的值。

可以以更方便的格式将上面的等式重写如下：

其中P₀是参考距离d₀处的接收功率。

由于功率通常以dB格式表达，因此我们可以有：

。

该等式中的最后一项n是测量误差，被表示为零均值高斯噪声。