申请/专利权人：山东科技大学

申请日：2022-01-07

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN114363808B

主分类号：H04W4/02

分类号：H04W4/02;H04W4/024;H04W4/33;H04W4/80;H04W64/00;G01S11/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2022.05.03#实质审查的生效;2022.04.15#公开

摘要：本发明公开了一种基于RSSI测距的室内定位方法，具体包括以下具体步骤：1布设蓝牙beacon基站并标定参考节点的位置；2在不同参考节点处分别采集一组信号强度RSSI值，利用加权混合滤波优化RSSI值；3采用最小二乘法对步骤2优化后的RSSI值进行分段拟合，得到分段式测距模型；4采用步骤3建立的分段式拟合测距模型和三边定位法进行室内位置推算；本发明提出的基于RSSI混合滤波和分段式拟合测距模型的室内定位方法，可应用于室内定位、行人导航等场景，可提高室内定位导航的精度；适用范围广，不局限于室内定位，也可用于室外GNSS信号严重缺失的密集城区定位。

主权项：1.一种基于RSSI测距的室内定位方法，其特征在于，包含以下具体步骤：步骤1：布设蓝牙beacon基站并标定参考节点的位置；作为发射节点，蓝牙beacon沿走廊两侧交叉间隔部署，同侧部署间隔为10m，距地面高度为1.5m，发射功率为-12dBm，发射频率为10Hz，部署时应尽量避开强电磁干扰和障碍物，并记录蓝牙beacon的坐标；从距离发射节点1m处开始每隔0.5m-2m布设一个参考节点，布设密度应结合室内实际情况而定，并记录参考节点的坐标；接收节点为具有蓝牙接收功能的智能设备，位置可移动，用于接收发射节点发送的RSSI值；步骤2：在不同参考节点处分别采集一组RSSI值，利用加权混合滤波优化RSSI值；步骤3：采用最小二乘法对步骤2优化后的RSSI值进行分段式拟合，得到分段式测距模型；首先，根据普通测距模型得出符合当前实验环境的路径损耗因子n和常数A，A指接收节点到发射节点距离为1m时接收到的RSSI值，n的大小与室内环境有关；然后，根据阈值设置策略，设置阈值再次拟合测距模型更新模型参数，即建立分段式拟合测距模型；步骤4：采用步骤3建立的分段式拟合测距模型和三边定位法进行室内位置推算；利用分段式测距模型反算接收节点到发射节点的距离，利用最小二乘三边定位法求解未知节点坐标；室内环境较为狭窄，因定位误差而出现偏离走廊或房间的情况，设置坐标阈值，防止坐标定位到墙壁中或建筑物外，最终得到参考节点的坐标；其中步骤2中，利用加权混合滤波优化RSSI值具体步骤如下：步骤2.1用均值滤波处理RSSI值：均值滤波计算公式： 式中，m为采集次数；RSSIi为第i次采集的信号强度；步骤2.2用中值滤波处理RSSI值：中值滤波计算公式：RSSI＝Med{RSSI1,RSSI2,...,RSSIm〕式中，RSSIm为第m次采集的信号强度；步骤2.3用高斯滤波处理RSSI值：高斯密度概率函数为： 式中， 式中，μ是高斯分布的位置参数，描述高斯分布的集中趋势位置；σ描述高斯分布资料数据分布的离散程度；根据高斯分布的3σ原则，区间[μ-σ,μ+σ]上取值的概率为0.6826，剔除此区间外数据，最终确定高斯滤波计算公式： 式中，k为区间[μ-σ,μ+σ]内RSSI值的个数；步骤2.4建立加权混合滤波优化模型，得到优化后的RSSI值；根据单一滤波方法的Bias定权，Bias为RSSI实际测量值与根据路径损耗模型得到的理论值的差值；根据相应权重建立加权混合滤波优化模型，公式如下： 式中，RSSId表示加权混合滤波后RSSI值；RSSIA表示均值滤波后RSSI值；RSSIM表示中值滤波后RSSI值；RSSIg表示高斯滤波后RSSI值；BiasA表示均值滤波后RSSI测量值与理论值的差值；BiasM表示中值滤波后RSSI测量值与理论值的差值；BiasG表示高斯滤波后RSSI测量值与理论值的差值，PA表示均值滤波的权值，PM表示中值滤波的权值，PG表示高斯滤波的权值；其中步骤3中，采用最小二乘法对混合滤波优化后的RSSI值进行分段式拟合，得到分段式测距模型具体步骤如下：步骤3.1在考虑信号传输损耗的实际情况下，RSSI传输损耗符合对数正态模型，可以用修正的路径损耗模型来描述： 式中，PLd为接收节点到发射节点距离为d时接收到的信号强度，单位为dBm；PLd0为接收节点到发射节点距离为d0时接收到的信号强度，单位为dBm；d为发射节点与参考节点之间的距离；d0为参考距离；n为路径损耗因子，其大小与室内环境有关；Xσ是遮蔽因子，是一个服从0,σ2的高斯随机噪声变量，单位为dBm；步骤3.2在实际应用中，可以忽略遮蔽因子，为便于计算，在应用中参考距离d0取值为1m；因此，RSSI公式可以被简化为：RSSI＝A-10nlgd式中，A为接收节点到发射节点为1m时接收到的信号强度，单位为dBm；RSSI单位为dBm；步骤3.3设置阈值，对测距模型进行分段式拟合；步骤3.4阈值设置策略如下：1在实验场S中，按参考节点到发射节点距离从近到远选择参考节点，按顺序依次记作d1,d2,...dn；2依次在每个参考节点处测量RSSI，记作RSSI1,RSSI2,...,RSSIn；3特别地，定义一个k值，表示单位距离内RSSI的衰减值，在每个参考节点处计算k值，计算公式如下： 式中，ki表示第i个参考节点处单位距离内RSSI的衰减值；RSSIi-1表示第i-1个参考节点处的RSSI值；di-1表示第i-1个参考节点到发射节点的距离；4比较ki与路径损耗因子n，当ki小于n时，令第i-1个参考节点处的RSSI值为阈值。

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权利要求：

百度查询： 山东科技大学 一种基于RSSI测距的室内定位方法

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