专利名称：一种zigbee室内定位组网设计及相应简化方法
技术领域：
本发明涉及一种室内定位过程中的组网规划及相应简化算法过程。组网规划与算法设计相结合，通过合理分析设计，在组网适用范围内。将传统的受环境变化影响较大的参数A和η转化为只想要考虑η的变化特点，即可以获得相应定位数据。在定位思想上他是一个重大突破。(Α值为距离发射机Im远的RSSI绝对值；η值为距离发射机每增加Im衰减的RSSI绝对值。)
背景技术：
物联网的发展和室内定位的市场需求，使室内定位的相关研究得到发展，传统的思想认为组网规划越密集，其获得的定位精度越高。其实不然，现有的相当一部分算法涉及到的三点质心算法，在一些随意的参考节点规划中，其组网获得的信号强度值无法满足三点质心算法而产生定位消失和漂移，图示I为比较常见的案例。另外大量的科研工作者将精力应用在对2. 4GHZ频段信号的传输特性和响应的滤波算法及神经网络算法研究。滤波算法及神经网络研究在理论分析和仿真设计中往往得到比较好的效果。然而实际应用中，非理想的局部环境对信号的干扰，物体移动对信号强度获取造成的影响，都是客观实际的，很难通过理想环境下的理论研究去解决的问题。
发明内容
本发明要解决的问题是室内定位作为前沿的物联网分支，其相关研究在理论和仿真分析过程中得到了比较理想的结果，然而实际应用过程并不具备理想的环境，其信号干扰和物体移动造成的影响，对室内定位的实际应用来说，存在着不可忽视的影响。另外采用参数A和η的定位模型，对相关数据同时进行滤波分析处理其科学性能和理论研究目前处在瓶颈阶段。为解决上述问题，本发明采用的技术方案是对实际组网的组网间距进行设定。通过方案比较，设计实现在相同的室内范围内，其所需要的组网节点数量最小，信号强度的反应取值最科学，同时也能使使用成本最低。通过对物体移动分析，及信号强度在相对范围内的变化特性。通过确定三点之间的关系，利用指数特性，抵消参数A在计算过程的存在，利用三点之间的比值关系及三点坐标还原三点质心算法，获得定位数据。—种zigbee室内定位组网设计及相应简化方法,其特征在于该方法包括以下步骤I)确定实际应用中以边长为6. 5到7. 5米区域内为最佳组网间距，选择常规的等腰，等边三角形进行组网。2)通过分析，假设tl时刻随机干扰为Ltl，平稳干扰为Ktl，则tl时刻接收到的信号强度为RSSI=-A-10nlogd+Ltl+Ktl 式I)，其中A值为距离发射机Im远的RSSI绝对值；n值为距离发射机每增加Im衰减的RSSI绝对值。
3)由于组网设计过程规定了组网间距为7米，且在这一间距的活动区域内，认为获得得最近的三个参考节点，其受到的干扰为相近的。那么三角形三个顶点实际接收到的信号强度指示分别为RSSI1=-A-1OnlogdALtAKtl 式 2)RSSI2=-A-10nlogd2+Ltl+Ktl 式 3)RSSI3=_A_10nlogd3+Ltl+Ktl 式 4)4)由以上公式看出信号强度值与距离d的数值关系，将公式内容进行转换得Cl1 = io ssVA-LtrKti)/10n............................式 5)d2 = 10(Ε55Ι2+ΑΛιΛι)/10η............................式 6)d3 = 10(Ε55Ι3+ΑΛιΛι)/10η............................式 7)5)由d的公式发现，都存在随机干扰和平稳干扰项，而d与这两项干扰存在指数关系，通过相除求比值关系化简。d1:d2:d3=10KSSI/1(ln: 10ESSI2/10n 10ESSI/10n.............式 8)为了方便消除随机干扰和平稳干扰对盲节点到参考节点数据的干扰，实际上丢失了相应的信号强度指示值，为了计算出定位坐标，需要通过现有的数值比例和参数，重新拟定更接近实际的定位坐标。即通过系统RSSI不同参考节点的坐标值。参考节点ABC与相应的Cl1, d2, d3的比例之间的关系，如图4所示。6)由比值关系，已知参考点坐标(X1, Y1) (x2, I2) (x3，y3)
权利要求
1.一种zigbee室内定位组网设计及相应简化方法,其特征在于该方法包括以下步骤1)确定实际应用中以边长为6.5到7. 5米区域内为最佳组网间距，选择常规的等腰或等边三角形进行组网，2)通过分析，假设tl时刻随机干扰为Ltl，平稳干扰为Ktl，则tl时刻接收到的信号强度为RSSI=-A-10nlogd+Ltl+Ktl 式I)，其中A值为距离发射机Im远的RSSI绝对值；n值为距离发射机每增加Im衰减的RSSI绝对值；3)三角形三个顶点实际接收到的信号强度指示分别为RSSI1=-A-1OnlogdALtAKtl 式 2)RSSI2=-A-10nlogd2+Ltl+Ktl 式 3)RSSI3=-A-10nlogd3+Ltl+Ktl 式 4)4)由以上公式看出信号强度值与距离d的数值关系，将公式内容进行转换得Cl1 = io ssVA-LtrKti)/10n............................式 5)d2 = lO^SI^A-L^^yiOn............................式 6)d3=10(ESSI3+A-LtrKti)/10n............................式？)5)由d的公式发现，都存在随机干扰和平稳干扰项，而d与这两项干扰存在指数关系， 通过相除求比值关系化简；d1:d2:d3=10KSSI/1(ln: 10KSSI2/1(ln: 10ESSI/10n.............式 8)6)由比值关系，已知参考点坐标(X1,Y1) (x2, J2) (x3, y3)计算出节点位置信息(X，y)；
2.应用权利要求1中的一种zigbee室内定位组网设计及相应简化方法，其特征在于该方法步骤I)确定实际应用中选择等腰直角三角形进行组网。
全文摘要
一种zigbee室内定位组网设计及相应简化方法属于物联网领域。本发明确定实际应用中以边长为6.5到7.5米区域内为最佳组网间距，选择常规的等腰或等边三角形进行组网，通过抵消估算得到数值参数A。使得研究过程得到简化。有利于提出相应的研究模型，通过三点之间的比例关系和坐标值，还原得到的只与参数n有关的数值关系，在组网规划下，可以获得有效的定位数据。本发明使定位过程不再受A,n两个参数同时干扰，转而只需要考虑消参后获得与参数n相关函数关系及与相应关系下的已知参考点坐标。从而计算出相应的坐标值，到达定位目的。本发明科学设定了组网密度，及组网规划，为科学实验的进行和应用成本的降低提供了分析基础。
文档编号H04W84/18GK103002463SQ20121050199
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者邓贵华, 张会清 申请人:北京工业大学