[发明专利]一种基于混合滤波的差分修正加权质心定位方法

权利要求书

1.一种基于混合滤波的差分修正加权质心定位方法，其特征在于：包括节点通信模型、混合滤波模型、三角质心方法、差分修正加权质心方法四个部分，基于节点通信模型，采用混合滤波方法替代均值滤波的方法对未知节点接收的信号进行滤波处理，采用间隔单个测量距离逐次重叠选取三个测量距离的方法替代按顺序不重叠取三个测量距离方法来构建重合区域求取质心，采用由测量距离求取的离未知节点最近的质心替代离未知节点最近的信标节点来作为差分修正参考节点，对质心坐标进行修正，具体内容如下：

(1)所述的混合滤波模型为均值滤波与中值滤波的结合，对每个信标节点的一组RSSI值做滤波处理，降低RSSI值波动对测量距离计算的影响，混合滤波公式如下：

其中，RSSI_i为第i个信标节点RSSI值混合滤波输出结果，为第i个信标节点的RSSI值的均值滤波结果，为第i个信标节点的RSSI值的中值滤波结果，均值滤波和中值滤波公式如下：

其中，n为信标节点RSSI值样本数；

(2)所述的三角质心方法中构建重合区域的测量距离，采用间隔单个测量距离逐次重叠选取构建重合区域的交点作三角形求取质心，测量距离排序为{d₁,d₂,d₃,…,d_n-1,d_n}，以间隔单个测量距离逐次重叠选取测量距离如下：

{d₁,d₂,d₃}，{d₂,d₃,d₄}，{d₃,d₄,d₅}，…，{d_k-1,d_k,d_k+1}，{d_k,d_n-1,d_n}(k＝n-2)

通过测量距离组合的选取，以测量距离组合为半径，其对应的信标节点为圆心画圆，构建重合区域，测量距离组合为{d₁,d₂,d₃}，对应信标节点组合为{A₁,A₂,A₃}，构建的重合区域的交点坐标交点O₁是圆A₂与圆A₃的交点，则O₁坐标计算公式如下：

同理，交点O₂是圆A₁与圆A₃的交点，交点O₃是圆A₁与圆A₂的交点，由以上公式可求O₂、O₃的坐标(x_o2,y_o2)、(x_o3,y_o3)，以O₁、O₂、O₃为顶点构建三角形，则三角形的质心坐标M₁(x_m1,y_m1)计算公式如下：

同理，以测量距离组合{d₂,d₃,d₄}，{d₃,d₄,d₅}，…，{d_k-1,d_k,d_k+1}，{d_k,d_n-1,d_n}(k＝n-2)为半径，对应的信标节点组合{A₁,A₂,A₃}，{A₂,A₃,A₄}，{A₃,A₄,A₅}，…，{A_k-1,A_k,A_k+1}，{A_k,A_n-1,A_n}为圆心画圆，可得到重合区域的质心坐标为M₂(x_m2,y_m2)，M₃(x_m3,y_m3)，…，M_k(x_mk,y_mk)(k＝n-2)；(3)所述的差分修正加权质心方法在三角质心方法求得的质心基础上，以离未知节点最近的质心为差分修正参考节点，对其他质心坐标作修正，差分修正参考节点是以测量距离排序前三的测量距离组合{d₁,d₂,d₃}及其对应的信标节点{A₁,A₂,A₃}所求的质心M₁(x_m1,y_m1)，差分修正因子的计算公式为：

其中，d_1i为质心M₁与第i个质心的距离，d_M为质心间距离的混合滤波值，其计算公式为：

其中，为质心间距离的均值滤波结果，为质心间距离的中值滤波结果，计算公式如下：

通过差分修正因子对其他质心坐标修正的公式如下：

对质心坐标修正后，采用加权方法估计未知节点的坐标，以质心的权值显示质心对未知节点坐标的影响力，测量距离组合{d₁,d₂,d₃}及其对应的信标节点{A₁,A₂,A₃}的质心M₁，其加权因子为：

同理，质心M₂，M₃，…，M_k-1，M_k的权值计算公式为采用加权方法对质心M₁、M₂，M₃，…，M_k-1，M_k估计未知节点坐标的公式如下：

其中，(x_best,y_best)为未知节点的估计坐标，未知节点的定位误差计算公式为：

其中，(x_o,y_o)为未知节点的实际坐标。