[发明专利]基于RSSI平均跳距路损的DV-hop室内定位方法

权利要求书

1.一种基于RSSI平均跳距路损的DV-hop室内定位方法，其特征在于包括以下步骤：

在所选室内区域随机部署有可相互通信的信标节点和未知节点，其中信标节点坐标已知；信标节点和未知节点在各自的通信范围内相互传递跳数和RSSI值信息；然后各节点通过网关将RSSI值、跳数数据传送到上位机；最后通过上位机计算出未知节点的位置；其中上位机计算未知节点位置的方法包括以下步骤：

a.计算所有信标节点到各节点的路损值，

b.构造以单个信标节点为中心的平均跳距节点集；计算平均跳距及其理论路损值；

c.根据所有信标节点到各节点的路损值和理论路损值计算信标节点和到所有未知节点之间的估计距离和最小跳数，仅采用最小跳数满足最大跳数阈值条件的数据；若信标节点到某个未知节点的最小跳数小于最大跳数阈值，则舍去该未知节点相关的数据；更换未知节点，直至完成信标节点到所有未知节点估计节点的计算；

d.更换信标节点重复步骤b和c，直至所有信标节点完成上述计算；

e.根据未知节点与n个信标节点的距离估值，用最小二乘平差求出未知节点坐标，其中n3；

步骤b中计算平均跳距的计算公式如下：

其中d_i,j为信标节点i，j之间的距离；R为节点通信半径，h_i,j为信标节点i，j之间的最小跳数，w_i,j即为权重系数，为平均跳距；式(2)中取值为

2.根据权利要求1所述的基于RSSI平均跳距路损的DV-hop室内定位方法，其特征在于步骤a中定义节点集S＝{I∪Q}，其中I为所有信标节点集，Q为所有未知节点集；求出所有信标节点i∈I到节点a∈{S|d_i,a＜R,a≠i}的路损值p_i,a，其中d_i,a为节点i到节点a之间的距离，R为节点通信半径。

3.根据权利要求2所述的基于RSSI平均跳距路损的DV-hop室内定位方法，其特征在于所述步骤b中平均跳距节点集的构造方法如下：已知信标节点i，计算与其连通的信标节点j到i最小跳数h_i,j及其距离d_i,j，计算最大跳数阈值h_i,max；以h_i,j≤h_i,max为条件，构造计算信标节点i的平均跳距的节点j′的集合{j′|h_i,j≤h_i,max}；最大跳数阈值h_i,max由通信半径和节点间的距离确定。

4.根据权利要求3所述的基于RSSI平均跳距路损的DV-hop室内定位方法，其特征在于步骤c中，如果信标节点i覆盖未知节点q，对某个信标节点i作如下定义：为信标节点i的平均跳距，为平均距离的路损值，则由式(1)可得无噪时节点i平均跳距的参考路损值p_i,r为：

假设信标节点i与覆盖的未知节点q之间的路损值p_i,q(d_i,q)，简记为p_i,q；已知i，q之间的估计距离为d＝D_i,q，考虑随机噪声x_σ均值为0，则D_i,q满足下式：

则由式(6)，(7)可得：

则实际跳数为：

其中，d表示发射点与接收点之间的距离，P_L(d)表示阅读器收到距离为d(m)时标签的RSSI值，d₀为基准距离通常为1(m)，P_T为信号发射功率，p_L(d₀)为基准距离RSSI值，η为路径损耗指数，一般取2～4；x_σ表示均值为0，方差为σ²的高斯噪声，单位是dB,σ²通常取值4≤σ²≤10。

5.根据权利要求4所述的基于RSSI平均跳距路损的DV-hop室内定位方法，其特征在于步骤c中如果信标节点i不覆盖未知节点q但连通可达；若节点i到未知节点q之间存在多个不同传播路径，则D_i,q取所有路径中的累加距离的最小值：取节点i到未知节点q的每条可达路径上的相邻节点间的单跳路损值，若路径l为i-j₁-j₂-...-j_n-q，其中j₁,j₂,...,j_n为未知节点，则路径l上每条链路的路损值为：

由式(8)计算每条链路距离，则路径l的估值距离为：