一种基于旋转rss的单信标定位方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于旋转RSS的单信标定位方法，本方法根据人绕无线接收设备旋转时收集到多个发送设备的旋转RSS信息，获得发送节点相对于接收节点的距离和方向约束，从而得到所有发送节点相对于接收节点的位置。而只要知道了接收节点的绝对位置，就能够得到所有发送节点的绝对位置。本发明不需要依赖特殊设备，在无线定位领域是一种未被探讨过的新的定位方法。本发明可以在单信标场景中完成多个未知节点的定位，突破了基本三边定位算法对最小信标数目的限制，对环境的动态适应性好，且通信开销较小。
【专利说明】一种基于旋转RSS的单信标定位方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无线定位领域，涉及一种单信标定位方法，具体涉及一种基于旋转RSS的单信标定位方法。
【背景技术】
[0002]在现今很多应用场景中，如无线传感器网络监测系统、智慧空间、普适医疗、端到端的移动计算等，获取目标的位置信息是最基础的内容，在过去的20年中吸引了大批学者进行相关研究工作。与这些相对比较长期和固定的应用场景不同，在一些短期且变动性比较大的应用场景中也需要对目标进行定位，比如考古挖掘现场、建筑工地等相对比较混杂的场景，我们需要快速寻找散落在场点的目标，确定它们的位置。
[0003]截止到目前为止，对无线定位方法的研究工作非常多，大致可以分为三种:I)基于特殊设备的定位方法；2)基于射频指纹的定位方法；3)基于模型的定位方法。
[0004]基于特殊设备的定位方法:这类定位方法的实现都需要依赖于特殊设备才能完成定位。GPS定位系统需要有卫星和GPS终端的支持，且只能在室外场景下应用，在室内会失效；Active Badge需要红外设备的支持；Cricket和Bat需要部署超声设备。上述方法都依赖于特殊设备，而且需要预先完成相关部署工作才能实现定位，并不适用于临时和变动性较大的应用场景。
[0005]基于射频指纹的定位方法:这种方法避免了对特殊设备的依赖，其基本思想是首先对应用场景中的一些位置人工记录相应的接收信号强度(Received Signal Strength,RSS)信息，即建立RSS与位置对应关系数据库，在需要求解未知位置时，根据获取到的RSS信息查询数据库直接进行匹配(RADAR)或者依概率进行匹配(Horus)，即可求解出位置信息。上述方法需要人工的完成指纹-位置数据库的建立，对于长期的重点监测场景，这种方式是可行的，且其精度较高，但是其对于临时应用场景是不适用的，其人工建立数据库的开销太大，且对环境的动态适应性不好。
[0006]基于模型的定位方法:其基本思想是利用射频信号传播模型，如对数距离路径损耗(log-distance path loss, LDPL)模型,来预测不同距离下的RSS值。与基于射频指纹的定位方法相比，其优点是显著减少了 RSS的测量次数，缺点是精度相对较差，如EZ是利用多组RSS与距离的关系联立方程求解得到移动端的位置信息。上述方法需要部署多个信标，对于临时应用场景，这种预部署开销是相当耗费时间的。上述现有技术的几种定位方法并不能很好的应用于临时应用场景中。
【发明内容】
[0007]针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种基于旋转RSS的单信标定位方法(简称DE2算法)，该方法能够在临时应用场景的单信标场景中完成多个未知节点的定位，突破了基本三边定位算法对最小信标数目的限制，对环境的动态适应性好，且通信开销较小。[0008]为了实现上述任务，本发明采用如下技术方案予以实现:
[0009]一种基于旋转RSS的单信标定位方法，该方法具体按照以下步骤进行:
[0010]步骤一，场景设置:
[0011]步骤Sll:通过一组发送节点和一个位置已知的接收节点搭建一个没有任何遮挡的传播环境，位置已知的接收节点作为信标，发送节点向接收节点发送无线信号，发送节点和接收节点之间形成视距链路，选择一个体格信息已知的人作为阻挡视距链路的载体；
[0012]步骤二，方向确定:
[0013]步骤S21:人围绕接收节点以相同的半径做匀速旋转，接收节点检测并记录各个发送节点的旋转RSS信息，并将该信息上传给服务器进行存储；
[0014]步骤S22:根据人的体格信息、人绕接收节点的旋转半径、无线发送节点和无线接收节点间的距离信息，分析并计算不同体格的人对无线信号的遮挡角度eB，具体计算过程如下所示:
【权利要求】
1.一种基于旋转RSS的单信标定位方法，其特征在于，该方法具体按照以下步骤进行: 步骤一，场景设置: 步骤Sll:通过一组发送节点和一个位置已知的接收节点搭建一个没有任何遮挡的传播环境，位置已知的接收节点作为信标，发送节点向接收节点发送无线信号，发送节点和接收节点之间形成视距链路，选择一个体格信息已知的人作为阻挡视距链路的载体； 步骤二，方向确定: 步骤S21:人围绕接收节点以相同的半径做匀速旋转，接收节点检测并记录各个发送节点的旋转RSS信息，并将该信息上传给服务器进行存储； 步骤S22:根据人的体格信息、人绕接收节点的旋转半径、无线发送节点和无线接收节点间的距离信息，分析并计算不同体格的人对无线信号的遮挡角度e B，具体计算过程如下所示:
【文档编号】H04W64/00GK103533641SQ201310473303
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2013年10月9日
【发明者】任丽晴, 房鼎益, 陈晓江, 黄骏杰, 邢天璋, 聂卫科, 刘晨, 马阳, 赵康, 张远 申请人:西北大学