[发明专利]基于区域划分的无线传感器网络室内移动目标跟踪方法

摘要

本发明是一种基于区域划分的无线传感器网络室内移动目标跟踪方法，其特点是：包括基于多结构的损耗模型、基于三维空间划分的定位方法和基于交空间质心的跟踪方法。具有科学合理，适用性强，低时延，高精度，能够适用于复杂环境等优点。

主权项

1.一种基于区域划分的无线传感器网络室内移动目标跟踪方法，其特征是，它包括基于多结构的损耗模型、基于三维空间划分的定位方法和基于交空间质心的跟踪方法，1)所述的基于多结构的损耗模型：根据室内障碍物的情况，将室内环境进行划分为小区域，在不同的实验区域内建立不同的损耗模型：未知节点和参考节点在同一个房间内通信时，采用经典的对数路径损耗模型；未知节点和参考节点不在同一房间内通信且不在同一楼层，信号会穿地板传播，此时，其损耗模型表示为(1)式：其中，d为两节点之间的距离，PL(d)为接收端接收到的信号的功率，PL(d0)为两节点之间的距离为d0时的信号强度，n为信号传播过程中的损耗因子，Xσ是均值为0，方差为σ的高斯噪声，Nf为接收端与发射端之间第f类地板的数目，Lf为穿过第f类地板的损耗，m为地板的厚度；未知节点和参考节点不在同一房间内通信但在同一楼层，信号会穿墙壁传播，此时，其损耗模型表示为(2)式：其中，d为两节点之间的距离，PL(d)为接收端接收到的信号的功率，d0为两节点间的参考距离，PL(d0)为两节点之间的距离为d0时的信号强度，n为信号传播过程中的损耗因子，Xσ是均值为0，方差为σ的高斯噪声，Nj为接收端与发射端之间第j类墙的数目，Lj为穿过第j类墙的损耗，其计算为(3)式：其中，a、a1、a2、a3为常数，根据实际环境确定其值，d1为未知节点在墙壁上的投影到门的距离，ρ为信号穿过不同材料墙壁的损耗因子，m1为墙壁的厚度；2)所述的基于三维空间划分的定位方法：首先选出与未知节点通信的RSSI值最大的4个参考节点，其次根据参考节点的序号和坐标将一栋楼的空间精确划分：①若与未知节点通信的参考节点序号集中在某个房间内，则此时定义未知节点坐标的范围为该房间的长、宽和高；②若与未知节点通信的参考节点序号不连续且不在一个楼层的一端，则此时规定未知节点x坐标的范围为参考节点所在房间之和，y坐标的范围为走廊的宽度，z坐标的范围为参考节点所在楼层的高度；③若与未知节点通信的参考节点序号不连续但同在一个楼层的一端，则此时规定未知节点所处的环境为楼道，其坐标为楼道的长宽高；最后，利用上述范围检测定位坐标是否符合要求；3)所述的基于交空间质心的跟踪方法：主要是对无法成功定位的点和定位坐标超出范围的点进行修正并完成滤波，其核心思想为：在k时刻的坐标位置只与k‑1时刻有关，并影响k+1时刻坐标位置，设移动目标最大运动速度为vmax，相邻时刻之间的时间差为Δt，则以vmax·Δt为半径，以k‑1时刻和k+1时刻的坐标为圆心画球，得到一相交区域，记为Q，该区域与上述所求的未知节点范围区域相交，得到了交区域P，则区域P的质心为k时刻的未知节点坐标，以此提高路径拟合程度。