[发明专利]一种基于RSSI测距改进的多区域自适应室内定位方法

说明书

技术领域

本发明属于室内定位技术领域，具体涉及一种基于RSSI测距改进的多 区域自适应室内定位方法。

背景技术

室内定位是指在室内环境中实现位置定位，主要采用无线通讯、基站定 位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、 物体等在室内空间中的位置监控。目的在于解决卫星信号到达地面时较弱、 不能穿透建筑物的问题。室内定位随着移动互联网技术的日益发展，在一些 特定场合(比如在购物商场、博物馆、展馆、机场等)的实用性和必要性日 趋显著，其应用前景广阔。目前室内定位的实现主要技术包括：Zigbee、Wi-Fi、 蓝牙、RFID等。其中，RFID技术存在投入成本较高问题，而Wi-Fi存在一 定的辐射问题。基于此，低成本、低能耗、对人体危害最小的蓝牙设备受到 室内定位研究者们的青睐。但由于室内定位精准度过分依赖于外部环境，导 致定位精准度过低问题至今尚未得到有效解决。因而，探讨具有自适应环境、 高精准度的室内定位方法已成为亟需解决的现实问题。

通过文献回顾发现：室内定位常借助的辅助硬件设备主要是无线信号发 射器(如：Wi-Fi、蓝牙等)，而这些设备无线信号的传播形式为直射、绕射 和散射(反射)，而且信号覆盖区域内的任意一点处接收到的信号强度(RSSI) 不但是一个随机变量，而且是一个各种传播路径的矢量和，并随传播环境的 动态变化而改变，严重干扰室内定位算法的精准度。从根本上讲，这种室内 定位误差问题产生的根源在于：第一，不同的建筑物，其室内布置、材料结 构、建筑物尺度等均不同，致使信号的路径损耗不同；第二，建筑物的内在 结构会引起信号的反射、绕射、折射和散射，相互叠加形成一种多径现象， 导致接收信号的幅度、相位和到达时间均产生误差，并造成信号的损失，严 重影响到室内定位的精准度。

此外，由于RSSI值极易受到外界环境噪声的干扰，易处于一种波动状 态。现以距离发射端1m处连续采集的100个RSSI值为例，产生的RSSI值 如图3所示。由于本发明的定位方法是基于RSSI测距来实现的，因此，RSSI 的准确、稳定是影响后续测距乃至定位精确度的一个重要因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于RSSI测距改进的多区域自适应室内定位 方法，解决了现有技术中存在的室内定位方法过度依赖外部环境造成室内定 位精准度差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于RSSI测距改进的多区域自适应 室内定位方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：将目标区域按照室内结构特点划分为多个子区域环境，构建基 于环境参数库的Shadowing扩展模型；

步骤2：设计并搭建与步骤1得到的Shadowing扩展模型相匹配的硬件 系统结构；

步骤3：借助步骤1构建的Shadowing扩展模型和与步骤2得到的硬件 系统结构，定时对环境参数库进行更新，在此过程中利用卡尔曼滤波算法对 模型中的参数参考距离处接收到的RSSI值进行过滤；

步骤4：极大似然估计进行位置估计。

本发明的特点还在于，

步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤(1.1)、将定位覆盖区域按照目标区域结构进行分割，形成n个子 区域，将定位覆盖区域用A表示，则A＝{a₁，a₂，a₃，…，a_n}；

步骤(1.2)、设每个子区域a_i处于同一环境下，其中i＝1，2，…，n，则

按照Shadowing模型，每个a_i对应其他区域的路径损耗指数n_i表示为：

n_i＝{n_i1，n_i2，...，n_in}

同理，参考距离处RSSI值为则路径 损耗指数N和参考距离d₀点对应的接收信号功率Pr(D₀)分别表示如下：