[发明专利]基于信号RSSI的设备群体定位方法

权利要求书

1.一种基于信号RSSI的设备群体定位方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤(1)、在定位区域内设置用于接收目标设备发送的信标信号的接收设备，其中接收设备的数量和位置能够使定位区域内任意一个目标设备发送信标信号时，至少有3个接收设备能接收到该目标设备的信标信号，每个所述的接收设备均具有测量获取信标信号的接收信号强度(RSSI，Received SignalStrength Indicator)的能力，且定位区域中所有的接收设备位于同一网络空间，均与一台数据处理终端连接，任意两个接收设备之间能够相互通信以及信息共享，将定位区域内设置的接收设备的数量记为N，对定位区域内N个接收设备按照1-N随机进行编号，将编号为n的接收设备称作第n个接收设备，n＝1,2，…，N；

步骤(2)、建立以定位区域左下角位置为原点，东西方向为x轴，南北方向为y轴的直角坐标系，其中东方向为x轴正半轴，北方向为y轴正半轴，根据建立好的直角坐标系，分别确定定位区域内N个接收设备的坐标，将第n个接收设备的坐标记为(X_n,Y_n)；

步骤(3)、将定位区域内目标设备的总数量记为M，为定位区域内每台目标设备分别设置唯一的身份标识以及唯一的信标信号，每台目标设备的身份标识和信标信号呈映射关系，每台目标设备的信标信号的长度不同，将所有目标设备的身份标识以及信标信号预存在所有接收设备和数据处理终端中；

步骤(4)、当对定位区域内M个目标设备进行定位时，首先通过数据处理终端控制所有接收设备采用广播方式发送定位请求，M个目标设备在接收到定位请求后，同一时间发送其对应的信标信号，此时每个目标设备发送的信标信号将会被至少3个接收设备收到，每个接收设备分别根据其接收到的信标信号的接收信号强度(RSSI，Received Signal StrengthIndicator)变化情况，依次反推出其接收到的每个信标信号对应的目标设备与其之间的距离并反馈给数据处理终端，数据处理终端根据三点定位原理对这些距离进行处理，最终获得这M个目标设备的绝对坐标，完成M个目标设备的定位；

所述的步骤(4)中对这M个目标设备进行定位的具体过程为：

4-1、所有接收设备同时采用广播方式发送定位请求；

4-2、定位区域内M个目标设备收到定位请求后，同时发送信标信号，其中第m个目标设备发送的信标信号的接收信号强度的初始值为10dBm，信号长度为100m毫秒，m＝1,2,…,M；

4-3、M个目标设备发送的信标信号在空间中传播，每个信标信号的接收信号强度会随着传递距离的增加而逐步变小；由于每个目标设备发送的信标信号的信号长度不同，每个接收设备从开始接收信标信号至其能够接收到的所有信标信号至接收完成，其能够接收到的所有信标信号的接收信号强度叠加后将随着接收时间呈“阶梯式”下降，将第n个接收设备接收到的信标信号的总数量记为p_n，将第n个接收设备接收到的第k个信标信号的接收信号强度记为λ_nk，将第n个接收设备收到第k个信标信号的时间记为τ_nk，k＝1,2，…，p_n，采用第n个接收设备接收到的所有信标信号的接收信号强度构建第n个信号强度变化向量RSSI_n，采用第n个接收设备接收到的所有信标信号的接收信号强度构建第n个时间向量T_n，

4-4、每个接收设备分别根据通用的信号自由空间衰减模型和通用信号空间叠加模型，计算得到其与其接收到的每个信标信号对应的目标设备之间的距离发送给数据处理终端，其中，第n个接收设备与其接收到的第p_n个信标信号对应的目标设备之间的距离为第n个接收设备与其接收到的第f个信标信号对应的目标设备之间的距离为f＝1，2，…，p_n-1，σ为路径损耗指数，在室外开放环境中σ取值为2；与室外相通的室内环境中σ取值为2.5；与室外不相通的室内封闭环境中σ取值为3，RSSI_T为目标设备发送的信标信号的接收信号强度的初始值，即10dBm；

4-5、在数据处理终端上对所有接收设备与其接收到的每个信标信号对应的目标设备之间的距离进行汇总，获取每个目标设备与收到其发送的信标信号的所有接收设备之间的距离作为该目标设备的测距数据，由于每个目标设备发送的信标信号至少会被3个接收设备接收到，故此，每个目标设备的测距数据为3个或者3个以上；

4-6、判断第m个目标设备的测距数据是否等于3，如果等于3，则将第m个目标设备的3个测距数据作为第m个目标设备的预选定位数据，如果不等于3，则从第m个目标设备的所有测距数据中从小到大选择三个测距数据作为第m个目标设备的预选定位数据，将第m个目标设备的预选定位数据对应的3个接收设备的坐标分别记为(x_m1,y_m1)、(x_m2,y_m2)、(x_m3,y_m3)，将坐标为(x_m1,y_m1)的接收设备与第m个目标设备的距离记为d_m1，坐标为(x_m2,y_m2)的接收设备与第m个目标设备的距离记为d_m2，坐标为(x_m3,y_m3)的接收设备与第m个目标设备的距离记为d_m3；

4-7、构建如下式(1)所示的二次方程：

4-8、将x_m1,x_m2,x_m3,y_m1,y_m2,y_m3带入式(1)方程进行求解，得到x_m,y_m；(x_m,y_m)即为第m个目标设备的坐标，完成第m个目标设备的定位。