[发明专利]一种室外自适应的被动式目标的定位方法

摘要

本发明一种室外自适应的被动式目标的定位方法，采用聚类思想实现目标的聚类，然后利用RSSI测距模型和加权多边质心算法计算被动式目标的最终位置坐标，降低了被动式多目标定位的误差，仿真结果的平均误差为1.18，多目标的定位结果轨迹和实际位置轨迹趋势基本吻合。可应用于大规模随机散布的野外应用场景，各传感节点并不需要精确的定位，利用信标节点作为参考点实现目标生物的定位。各传感节点在初始化阶段会自适应地建立无线传感网中各个节点的相对位置坐标，即可满足实际应用需求，并且实现要求的硬件成本低本、定位过程的通信开销小、功耗低。

主权项

一种室外自适应的被动式目标的定位方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、基于RSSI计算信标节点之间的距离采用自由空间传播模型和对数‑常态分布模型相结合的方式计算信标节点之间的距离，自由空间无线传播损耗模型如下：()其中，d为相距信源的距离，f是无线频率，k为路径衰减因子；对数‑常态分布无线传播损耗模型为：(2)其中，是经过距离d后的路径损耗，是高斯随机分布变数，取d0=1m，代入公式（1），求得loss即为的值，根据公式（2）可得出各未知节点与信标节点的信号强度RSSI值为：（3）依据公式（1）至（3），根据信标节点收到任意一个节点的信号强度RSSI，即可求得该节点与信标节点之间的距离；步骤2、参考节点自定位无线传感网中由无线模块和传感模块构成的各节点统称为参考节点，将参考节点分为中心节点和监测节点，各节点之间的距离通过接收的RSSI计算求得；通过参考节点的自定位，自适应地建立无线传感网中各个节点位置信息，位置信息用平面坐标表示；2.1各参考节点依据其收到其他参考节点的信号强度RSSI值，建立自身与其他参考节点的距离映射，建立如下两个集合：参考节点集合：，其中，标识中心节点，标识监测节点；参考节点间的距离集合：，其中，表示参考节点i和参考节点j之间的距离,n表示无线传感网中参考节点的个数；2.2建立上述两个集合后，各参考节点开始自定位过程，建立各自的位置坐标：中心节点的坐标初始化为（0，0），作为平面坐标系原点，中心节点根据参考节点间的距离集合，选择距离自身最近的两个监测节点,,以和的连线为X轴，建立平面坐标系，坐标为,坐标为,为直线和直线间的夹角,；求得任意一个监测节点的坐标为，其中为直线和直线间的夹角，监测节点轴坐标正负号通过确定，若，则的坐标为，否则，监测节点的坐标为；步骤3、目标定位目标定位是指通过无线传感网监测到随机生物，进而给出随机生物相对参考节点的位置信息的过程，先利用聚类算法对目标聚类，再通过加权质心法确定不同类别目标的最终位置坐标。