一种基于正三角形运动路径的移动锚节点RSSI值定位方法与流程

文档序号:26275180发布日期:2021-08-13 19:30阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于正三角形运动路径的移动锚节点rssi值定位方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:

s1,根据无线自组网的监测区域的大小和定位时效性需求,确定合适的移动锚节点通信半径r,监测区域的层数n、层高h,每层分割成交替相连的正置和倒置的正三角形区域单元;

s2,具有gnss定位功能的移动锚节点逐层、层与层首尾相接不间断连续遍历所述监测区域的所有正三角形区域单元的边界,移动过程中周期性广播自身的位置信息,未知节点接收到移动锚节点广播的位置信息及在该位置处的rssi值;

s3,在任何一个正三角形区域单元中未知节点接收到三组成线性关系的位置数据值及在该位置处的rssi值,对该三组位置数据值进行最小二乘法处理,分别得到该正三角形区域单元三条边界的直线轨迹方程,将直线轨迹方程的交点,即正三角形区域单元的顶点作为参考节点,锚节点广播信息的位置点,即信标点与参考节点之间的相对距离d作为自变量,rssi值作为因变量,对rssi值和相对距离d进行曲线拟合,分别得到正三角形区域单元每条边界上的rssi值增大趋势段和rssi值减小趋势段的轨迹方程,对两个rssi值多项式方程求交点计算得到未知节点在所述正三角形区域单元三边边界上的rssi峰值点坐标;

s4,根据未知节点在正三角形区域单元三边上的rssi峰值点坐标,通过数学计算得到未知节点的坐标。

2.根据权利要求1所述的定位方法,其特征在于:所述移动锚节点的运动区域覆盖并略大于监测区域,所述移动锚节点的通信半径r与正三角形区域单元的边长l的关系为:r≧l。

3.根据权利要求1或2所述的定位方法,其特征在于:所述步骤s3包括以下步骤及计算方法,

s31,根据最小二乘法分别得到该正三角形区域单元的三条边界的直线轨迹方程,具体计算方法为:

移动锚节点在正三角形区域单元的三条边界上运动时,未知节点分别获得移动锚节点在三条边界上广播的三组成线性关系的地理位置坐标集,在其中一条边界上接收到的位置数据集为(xi,yi)(i=1,2,3,l,n),设其线性轨迹方程为:

y=k1x+b1(1)

依据最小二乘法准则,参数k1和b1的最优估计值可以由下式得出:

其中,

同理求解得到移动锚节点在另外两条边界上的线性轨迹方程:y=k2x+b2(3)

y=k3x+b3(4)

s32,对步骤s31得到的三个线性轨迹方程求交点,得正三角形区域单元三个顶点的坐标;

s33,计算移动锚节点在每条边界运动过程中,未知节点获得移动锚节点rssi峰值点的相对距离dm1,dm2和dm3;具体计算方法为:

分别对同一条边界上rssi值增大趋势段和rssi值减小趋势段的所有信标点的相对距离d和rssi值进行曲线拟合,得到rssi值增大趋势段和rssi值减小趋势段的多项式方程f(x)和p(x);

f(x)=c0+c1x+c2x2+…+cjxj(5)

p(x)=c′0+c′1x+c′2x2+…+c′jxj(6)

联立方程f(x)和p(x)求解得到交点,即可获得峰值点m1的相对距离值dm1;同理求得另外两条边界上rssi峰值点m2和m3的相对距离dm2和dm3;

s34,根据dm1,dm2和dm3的值和正三角形区域单元三个顶点的坐标,通过线性代数和三角函数计算出峰值点m1,m2和m3的坐标。

4.根据权利要求3所述的定位方法,其特征在于:所述步骤s4包括以下具体步骤,

s41,通过线性代数计算得到以峰值点m1,m2和m3作垂点的垂线l1,l2和l3的直线方程;

s42,通过线性代数计算垂线l1,l2和l3的交点c1,c2和c3的坐标;

s43,对交点c1,c2和c3的坐标值求均值,将此均值作为未知节点的坐标。


技术总结
本发明公开了一种基于正三角形运动路径的移动锚节点RSSI值定位方法,根据监测区域确定移动锚节点通信半径,监测区域层数、层高,每层分割成交替相连的正置和倒置的正三角形区域单元;具有GNSS定位功能的锚节点逐层、层与层首尾相接不间断连续遍历所述监测区域的正三角形区域单元的边界,移动过程中周期性广播自身的位置信息,未知节点接收到锚节点广播的位置信息及在该位置处的RSSI值,通过计算获得未知节点的定位。本发明只需一个移动锚节点即可定位整个监测区域内的未知节点,硬件成本低,且定位精度高,适合于开阔的室外无线传感器网络监测环境;不易受RSSI测距误差和GNSS定位误差的影响、不存在信标点共线且能有效定位边界点等优点。

技术研发人员:周文博;孙良义;孙向前;苏军;刘百峰;彭水;朱元林;邓开;陈慧茜;刘力文;邢庆龙
受保护的技术使用者:中国人民解放军91388部队
技术研发日:2021.04.27
技术公布日:2021.08.13
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