CN113573231B - 一种基于改进三边测量法的室内rssi多点定位方法 - Google Patents
一种基于改进三边测量法的室内rssi多点定位方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113573231B CN113573231B CN202110670270.3A CN202110670270A CN113573231B CN 113573231 B CN113573231 B CN 113573231B CN 202110670270 A CN202110670270 A CN 202110670270A CN 113573231 B CN113573231 B CN 113573231B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- node
- rssi
- beacon
- positioning
- nodes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
- H04W4/02—Services making use of location information
- H04W4/023—Services making use of location information using mutual or relative location information between multiple location based services [LBS] targets or of distance thresholds
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
- H04W4/02—Services making use of location information
- H04W4/021—Services related to particular areas, e.g. point of interest [POI] services, venue services or geofences
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
- H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
- H04W4/33—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for indoor environments, e.g. buildings
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
- H04W64/006—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management with additional information processing, e.g. for direction or speed determination
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
一种基于改进三边测量法的室内RSSI多点定位方法,先计算待测节点与信标节点距离,然后使用相应距离经过基于改进三边测量法的室内RSSI多点定位方法反算出待测节点坐标;对于计算待测节点与信标节点距离,依据无线电波或声波在介质中传输,信号功率是随传播距离衰减的原理,可利用公式将RSSI信号转换为相应的距离;对于形成最终定位位置,按照RSSI值前三大、距离前三小、RSSI值最大及其附近两节点选取三组信标节点数据,由三边测量法得到三个定位粗坐标;通过取三个定位粗坐标对应三角形的几何中心得到未知节点坐标,形成最终定位位置。本发明减小定位误差,有效提升了室内多点定位的精度,提高了室内多点定位结果的可信度。
Description
技术领域
本发明属于区域定位、多点定位领域,涉及一种基于改进三边测量法的室内RSSI多点定位方法。
背景技术
室内定位是指在室内环境中实现位置定位,主要采用无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系,从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。目前,实现室内定位的技术方法有很多,利用RSSI测距信息进行定位就是其主要方式之一。
传统的室内定位方法主要有三边测量法,但是该方法仅采用单一策略仅仅选取一次信标节点,因而该方法的精度在一些情况下不够理想,难以达到所需的要求。因此推进区域定位、多点定位领域进行更加科学、有效的工作,准确地定位室内多个节点具有重要意义。
发明内容
为了克服现有区域定位、多点定位方法的问题,本发明提供一种基于改进三边测量法的室内RSSI多点定位方法,提升定位精度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种基于改进三边测量法的室内RSSI多点定位方法,所述方法包括以下步骤:
步骤1.通过RSSI测距公式及数据集中待测位置节点的RSSI数据可得出待测位置节点与四个信标节点间的距离,RSSI测距公式如公式(1)所示。
其中d为欧式距离,单位是米,RSSI是对应的信号强度,是一个负数,A为距离探测设备1m时RSSI的绝对值,n为环境衰减因子;考虑到不同信标节点的个体差异性,即每个信标节点由于自身发送无线电波的微小差异导致其信号损失函数中常参数的不同,故对于四个不同的信标节点,利用数据集中对应的已知位置节点相关数据,对于四个信标节点的测距公式参数进行最小二乘拟合,得出对应于每一个信标节点自身的A、n测距公式参数;
步骤2.根据待测节点与信标节点的距离以及待测节点接受信标节点RSSI信号强度,对所有可能用来定位计算的信标进行筛选,过程如下:
2.1)根据数据集,从所有的信标节点中选取RSSI前三大的信标节点,由三边测量法得到定位粗坐标K1;
2.2)根据数据集,从所有的信标节点中选取离待测节点欧式距离前三小的信标节点,由三边测量法得到定位粗坐标K2;
2.3)根据数据集,从所有的信标节点中选取RSSI最大的信标节点以及离它欧式距离最小的两个信标节点,由三边测量法得到定位粗坐标K3;
步骤3.在步骤2的基础上得到待测节点最终的定位坐标,利用步骤2获得的三个待测节点粗坐标K1、K2、K3,构成了一个三角形,根据公式(2)求得三角形的几何中心即为待测节点最终的定位坐标(x,y):
其中三个待测节点粗坐标K1、K2、K3分别为(X1,Y1)、(X2,Y2)、(X3,Y3)。
进一步,所述步骤1中,要求室内的信标节点数量大于等于4个,上文的步骤中以4个信标节点为例叙述。
本发明中,先计算待测节点与信标节点距离,然后使用相应距离经过基于改进三边测量法的室内RSSI多点定位方法反算出待测节点坐标。对于计算待测节点与信标节点距离,依据无线电波或声波在介质中传输,信号功率是随传播距离衰减的原理,可利用公式将RSSI信号转换为相应的距离。对于形成最终定位位置,按照RSSI值前三大、距离前三小、RSSI值最大及其附近两节点选取三组信标节点数据,由三边测量法得到三个定位粗坐标;通过取三个定位粗坐标对应三角形的几何中心得到未知节点坐标,形成最终定位位置。
本发明的有益效果主要表现在:相比于传统三边测量法仅采用单一策略仅仅选取一次信标节点,本发明方法在定位方法中组合利用多种策略选取信标节点,减小定位误差,有效提升了室内多点定位的精度,提高了室内多点定位结果的可信度。
附图说明
图1是本发明方法的室内RSSI多点定位流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1,一种基于改进三边测量法的室内RSSI多点定位方法,此方法先计算待测节点与信标节点距离,然后使用相应距离经过基于改进三边测量法的室内RSSI多点定位方法反算出待测节点坐标。对于计算待测节点与信标节点距离,依据无线电波或声波在介质中传输,信号功率是随传播距离衰减的原理,可利用公式将RSSI信号转换为相应的距离。对于形成最终定位位置,按照RSSI值前三大、距离前三小、RSSI值最大及其附近两节点选取三组信标节点数据,由三边测量法得到三个定位粗坐标;通过取三个定位粗坐标对应三角形的几何中心得到未知节点坐标,形成最终定位位置。
假设室内有四个信标节点O、A、B、C,所述方法包括以下步骤:
步骤1.通过RSSI测距公式及数据集中待测位置节点的RSSI数据得出待测位置节点与四个信标节点间的距离。RSSI测距公式如公式(1)所示。
其中d为欧式距离,单位是米,RSSI是对应的信号强度,是一个负数。A为距离探测设备1m时RSSI的绝对值,n为环境衰减因子,一般通过测试矫正;考虑到不同信标节点的个体差异性,即每个信标节点由于自身发送无线电波的微小差异导致其信号损失函数中常参数的不同,故对于四个不同的信标节点O、A、B、C,利用数据集中对应的已知位置节点相关数据,对于四个信标节点的测距公式参数进行最小二乘拟合,得出对应于每一个信标节点自身的A、n测距公式参数;
步骤2.根据待测节点与信标节点的距离以及待测节点接受信标节点RSSI信号强度,对所有可能用来定位计算的信标进行筛选;
由于数据集中能用来获得距离远近的已知位置节点有多个,且对于不同的信标节点,其离待测节点的距离以及待测节点接收到的RSSI信号强度不同。因而RSSI信号强度会由于距离等原因变化,而信号强度越大,意味着信号越清晰、有效,所以要筛选用于计算的信标节点,选择更有效、精度更高的信标节点,具体的信标节点筛选方法如图1所示,过程如下:
2.1)根据数据集,从所有的信标节点中选取RSSI前三大的信标节点,由三边测量法得到定位粗坐标K1;
2.2)根据数据集,从所有的信标节点中选取离待测节点欧式距离前三小的信标节点,由三边测量法得到定位粗坐标K2;
2.3)根据数据集,从所有的信标节点中选取RSSI最大的信标节点以及离它欧式距离最小的两个信标节点,由三边测量法得到定位粗坐标K3;
步骤3.在步骤2的基础上得到待测节点最终的定位坐标,利用步骤2获得的三个待测节点粗坐标K1、K2、K3,构成了一个三角形,根据公式(2)求得三角形的几何中心即为待测节点最终的定位坐标(x,y):
其中三个待测节点粗坐标K1、K2、K3分别为(X1,Y1)、(X2,Y2)、(X3,Y3)。
进一步,所述步骤中要求室内的信标节点数量必须大于等于4个,本实施例以4个信标节点为例叙述。
本实施例的方案,先计算待测节点与信标节点距离,然后使用相应距离经过基于改进三边测量法的室内RSSI多点定位方法反算出待测节点坐标。对于计算待测节点与信标节点距离,依据无线电波或声波在介质中传输,信号功率是随传播距离衰减的原理,可利用公式将RSSI信号转换为相应的距离。对于形成最终定位位置,按照RSSI值前三大、距离前三小、RSSI值最大及其附近两节点选取三组信标节点数据,由三边测量法得到三个定位粗坐标;通过取三个定位粗坐标对应三角形的几何中心得到未知节点坐标,形成最终定位位置。
相比于传统三边测量法仅采用单一策略仅仅选取一次信标节点,本发明方法在定位方法中组合利用多种策略选取信标节点,减小定位误差,有效提升了室内多点定位的精度,提高了室内多点定位结果的可信度。
本说明书的实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举,仅作说明用途。本发明的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式,本发明的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。
Claims (1)
1.一种基于改进三边测量法的室内RSSI多点定位方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤1.通过RSSI测距公式及数据集中待测位置节点的RSSI数据可得出待测位置节点与四个信标节点间的距离,RSSI测距公式如公式(1)所示:
其中d为欧式距离,单位是米,RSSI是对应的信号强度,是一个负数,A为距离探测设备1m时RSSI的绝对值,n为环境衰减因子;考虑到不同信标节点的个体差异性,即每个信标节点由于自身发送无线电波的微小差异导致其信号损失函数中常参数的不同,故对于四个不同的信标节点,利用数据集中对应的已知位置节点相关数据,对于四个信标节点的测距公式参数进行最小二乘拟合,得出对应于每一个信标节点自身的A、n测距公式参数;
步骤2.根据待测节点与信标节点的距离以及待测节点接受信标节点RSSI信号强度,对所有可能用来定位计算的信标进行筛选,过程如下:
2.1)根据数据集,从所有的信标节点中选取RSSI前三大的信标节点,由三边测量法得到定位粗坐标K1;
2.2)根据数据集,从所有的信标节点中选取离待测节点欧式距离前三小的信标节点,由三边测量法得到定位粗坐标K2;
2.3)根据数据集,从所有的信标节点中选取RSSI最大的信标节点以及离它欧式距离最小的两个信标节点,由三边测量法得到定位粗坐标K3;
步骤3.在步骤2的基础上得到待测节点最终的定位坐标,利用步骤2获得的三个待测节点粗坐标K1、K2、K3,构成了一个三角形,根据公式(2)求得三角形的几何中心即为待测节点最终的定位坐标(x,y):
其中三个待测节点粗坐标K1、K2、K3分别为(X1,Y1)、(X2,Y2)、(X3,Y3)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110670270.3A CN113573231B (zh) | 2021-06-17 | 2021-06-17 | 一种基于改进三边测量法的室内rssi多点定位方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110670270.3A CN113573231B (zh) | 2021-06-17 | 2021-06-17 | 一种基于改进三边测量法的室内rssi多点定位方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113573231A CN113573231A (zh) | 2021-10-29 |
CN113573231B true CN113573231B (zh) | 2024-04-16 |
Family
ID=78162184
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110670270.3A Active CN113573231B (zh) | 2021-06-17 | 2021-06-17 | 一种基于改进三边测量法的室内rssi多点定位方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113573231B (zh) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101163335B1 (ko) * | 2011-04-11 | 2012-07-09 | 서울대학교산학협력단 | 수신신호강도의 거리 추정 방식에 의거한 실내 무선 측위 방법 및 이 방법을 실시하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체 |
CN105530702A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-04-27 | 杭州电子科技大学 | 一种基于自组织映射的无线传感网络移动节点定位方法 |
KR20180083095A (ko) * | 2017-01-12 | 2018-07-20 | 충북대학교 산학협력단 | 비콘의 rssi를 이용한 실내 측위 방법 및 시스템 |
CN109782227A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-05-21 | 核芯互联科技(青岛)有限公司 | 一种基于蓝牙信号rssi的室内定位方法 |
CN109814067A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-05-28 | 桂林理工大学 | 一种三维节点定位方法及装置 |
KR20190084405A (ko) * | 2018-01-08 | 2019-07-17 | 선문대학교 산학협력단 | 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템 및 방법 |
CN111294921A (zh) * | 2020-02-17 | 2020-06-16 | 广东工业大学 | 一种rssi无线传感器网络三维协作定位方法 |
CN111880140A (zh) * | 2020-08-03 | 2020-11-03 | 中北大学 | 基于rssi的无线传感器网络圆弧三角形定位方法 |
-
2021
- 2021-06-17 CN CN202110670270.3A patent/CN113573231B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101163335B1 (ko) * | 2011-04-11 | 2012-07-09 | 서울대학교산학협력단 | 수신신호강도의 거리 추정 방식에 의거한 실내 무선 측위 방법 및 이 방법을 실시하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체 |
CN105530702A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-04-27 | 杭州电子科技大学 | 一种基于自组织映射的无线传感网络移动节点定位方法 |
KR20180083095A (ko) * | 2017-01-12 | 2018-07-20 | 충북대학교 산학협력단 | 비콘의 rssi를 이용한 실내 측위 방법 및 시스템 |
KR20190084405A (ko) * | 2018-01-08 | 2019-07-17 | 선문대학교 산학협력단 | 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템 및 방법 |
CN109814067A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-05-28 | 桂林理工大学 | 一种三维节点定位方法及装置 |
CN109782227A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-05-21 | 核芯互联科技(青岛)有限公司 | 一种基于蓝牙信号rssi的室内定位方法 |
CN111294921A (zh) * | 2020-02-17 | 2020-06-16 | 广东工业大学 | 一种rssi无线传感器网络三维协作定位方法 |
CN111880140A (zh) * | 2020-08-03 | 2020-11-03 | 中北大学 | 基于rssi的无线传感器网络圆弧三角形定位方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
一种改进的无线传感器网络节点室内定位方法;潘小琴等;科技视界;20150605(16);全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113573231A (zh) | 2021-10-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107181543B (zh) | 一种基于传播模型和位置指纹的三维室内无源定位方法 | |
CN102158956B (zh) | 一种在无线传感器网络中基于rssi的改进加权三边定位方法 | |
CN103476116B (zh) | 基于定位单元质量及多算法数据融合的抗NLoS误差定位方法 | |
CN105491661B (zh) | 基于改进的Kalman滤波算法的室内定位***及方法 | |
CN102209382A (zh) | 一种基于rssi的无线传感器网络节点定位方法 | |
CN107367709B (zh) | 混合环境中基于到达时间鲁棒加权最小二乘定位方法 | |
JP2007013500A (ja) | 無線端末位置推定システム、無線端末位置推定システムの位置推定方法及びデータ処理装置 | |
CN109581281B (zh) | 基于到达时间差和到达频率差的移动目标定位方法 | |
CN103249144B (zh) | 一种基于c型的无线传感器网络节点定位方法 | |
CN111757256A (zh) | 室内定位方法及装置 | |
CN110636436A (zh) | 基于改进chan算法的三维uwb室内定位方法 | |
CN107371133B (zh) | 一种提高基站定位精度的方法 | |
CN101799532B (zh) | 一种采用单站多信道的室内定位方法 | |
CN107396280A (zh) | 一种基于rssi的室内定位***和方法 | |
CN106358291A (zh) | 一种基于信号强度的三边测量定位方法 | |
CN109889971B (zh) | 应用于大型室内环境的基站三维协作定位方法 | |
CN108882167B (zh) | 一种基于水声通信网络中利用信号强度的导航定位方法 | |
JP2016520801A (ja) | 位置判定を改善する送信機の方向性プルーニング | |
KR20110109709A (ko) | 센서 네트워크에서 임시 앵커 노드를 이용한 노드 위치 측정 방법 | |
CN113573231B (zh) | 一种基于改进三边测量法的室内rssi多点定位方法 | |
CN103163502B (zh) | 一种大孔径水声柔性阵阵形自校准装置及方法 | |
Yu et al. | Indoor localization algorithm for TDOA measurement in NLOS environments | |
CN112904275B (zh) | 一种基于泰勒级数直线距离的短波天波传播时差定位方法 | |
CN113727433A (zh) | 一种未知信号传播速度下远近场到达时间差测量定位方法 | |
CN107786939B (zh) | 基于蒙特卡洛最小二乘法室内定位模型及构建方法和应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |