节点定位方法、节点定位装置、计算机设备和存储介质与流程

文档序号:15297217发布日期:2018-08-31 19:34阅读:146来源:国知局

本申请涉及定位技术领域,特别是涉及一种节点定位方法、节点定位装置、计算机设备和存储介质。



背景技术:

位置服务是人们生活中必不可少的一项重要的功能。在室外环境中,无论是全球定位导航系统还是中国最新研发的北斗导航系统都可以提供精确、快速的定位功能,然而,在室内环境下或室外环境存在阻挡物的时候,由于卫星信号被物体阻挡,无线信号不能正常传输,导航系统的定位功能无法正常实现。

对于目前的定位方法,传统技术的rssi(receivedsignalstrengthindication,接收的信号强度指示)定位算法先把各个信号强度转化成距离,再根据获取到的距离进行定位计算。

但是由信号强度转化成距离的定位计算中的计算误差和计算开销较大,表现出定位方法的效率低的问题。



技术实现要素:

基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种能够解决定位方法的效率低的节点定位方法、节点定位装置、计算机设备和存储介质。

一种节点定位方法,包括:

分别获取待测节点接收到各个信标节点的信号强度;

从各信标节点中选择任意一个信标节点作为参照节点,根据参照节点的信号强度获取待测节点与参照节点的标准距离;

根据各信号强度获取各信号强度差,其中,各信号强度差分别为待测节点接收到各信标节点的信号强度与接收到参照节点的信号强度之间的差值;

根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标确定待测节点的位置。

在一个实施例中,根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标确定待测节点的位置包括:

根据各信标节点的坐标获取因系数矩阵;

根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标获取常系数矩阵;

根据因系数矩阵和常系数矩阵获取待测节点的坐标。

在一个实施例中,根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标获取常系数矩阵包括:

根据各信号强度差和预设的路径衰减因子获取各信标节点的距离因子;

根据各信标节点的坐标获取各信标节点与参照节点的位置因子;

根据标准距离、各距离因子和各位置因子获取常系数矩阵。

在一个实施例中,根据各信标节点的坐标获取因系数矩阵包括:

根据ai=[2(xi-xj)2(yi-yj)]获取因系数矩阵,

其中,ai为a中第i行的行矩阵,a为因系数矩阵,xi为第i个信标节点坐标的横坐标,yi为第i个信标节点坐标的纵坐标,参照节点为第j个信标节点,xj为第j个信标节点坐标的横坐标,yj为第j个信标节点坐标的纵坐标,i不等于j;

和/或,

根据因系数矩阵和常系数矩阵获取待测节点的坐标包括:

根据获取待测节点的坐标,

其中,为待测节点的坐标,a为因系数矩阵,(ata)-1为ata的逆矩阵,at为a的转置矩阵,b为常系数矩阵。

在一个实施例中,根据各信号强度差和预设的路径衰减因子获取各信标节点的距离因子包括:

根据获取各信标节点的距离因子,

其中,βi为第i个信标节点的距离因子,参照节点为第j个信标节点,bij为待测节点接收到第i个信标节点与接收到第j个信标节点的信号强度之间的差值,δ为路径衰减因子,i不等于j;

和/或,

根据各信标节点的坐标获取各信标节点与参照节点的位置因子包括:

根据获取各信标节点与参照节点的位置因子,

其中,参照节点为第j个信标节点,zij为第i个信标节点与第j个信标节点的位置因子,xi为第i个信标节点坐标的横坐标,yi为第i个信标节点坐标的纵坐标,xj为第j个信标节点坐标的横坐标,yj为第j个信标节点坐标的纵坐标,i不等于j。

在一个实施例中,根据标准距离、各距离因子和各位置因子获取常系数矩阵包括:

根据获取常系数矩阵,

其中,bi为b的第i个元素,b为常系数矩阵,参照节点为第j个信标节点,zij为第1个信标节点与第j个信标节点的位置因子,dj为参照节点与待测节点的标准距离,为第i个信标节点的距离因子,bij为待测节点接收到第i个信标节点与接收到第j个信标节点的信号强度之间的差值,δ为路径衰减因子,i不等于j。

在一个实施例中,根据各信号强度获取各信号强度差包括:

根据bij=pr,i-pr,j获取各信号强度差,

其中,r为待测节点,参照节点为第j个信标节点,i为第i个信标节点,bij为待测节点r接收到第i个信标节点的信号强度与接收到第j个信标节点的信号强度之间的差值,pr,i和pr,j分别为待测节点r接收到第i个信标节点的信号强度和待测节点r接收到第j个信标节点的信号强度,i不等于j。

一种节点定位装置,包括:

信号强度获取模块,用于分别获取待测节点接收到各个信标节点的信号强度;

标准距离获取模块,用于从各信标节点中选择任意一个信标节点作为参照节点,根据参照节点的信号强度获取待测节点与参照节点的标准距离;

信号强度差获取模块,用于根据各信号强度获取各信号强度差,其中,各信号强度差分别为待测节点接收到各信标节点的信号强度与接收到参照节点的信号强度之间的差值;

待测节点坐标获取模块,用于根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标确定待测节点的位置。

一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤:

分别获取待测节点接收到各个信标节点的信号强度;

从各信标节点中选择任意一个信标节点作为参照节点,根据参照节点的信号强度获取待测节点与参照节点的标准距离;

根据各信号强度获取各信号强度差,其中,各信号强度差分别为待测节点接收到各信标节点的信号强度与接收到参照节点的信号强度之间的差值;

根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标确定待测节点的位置。

一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:

分别获取待测节点接收到各个信标节点的信号强度;

从各信标节点中选择任意一个信标节点作为参照节点,根据参照节点的信号强度获取待测节点与参照节点的标准距离;

根据各信号强度获取各信号强度差,其中,各信号强度差分别为待测节点接收到各信标节点的信号强度与接收到参照节点的信号强度之间的差值;

根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标确定待测节点的位置。

上述节点定位方法、节点定位装置、计算机设备和存储介质,通过分别获取待测节点接收到各个信标节点的信号强度,从各信标节点中选择任意一个信标节点作为参照节点,根据参照节点的信号强度获取待测节点与参照节点的标准距离,根据各信号强度获取各信号强度差,根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标确定待测节点的位置;仅需要根据无线信号传输路径的损耗计算一次距离,获得标准距离,且将直接测量的信号强度,通过简单的减法获取信号强度差,再根据已知的信标节点的坐标建立线性方程组,确定待测节点的位置,避免将信号强度转化成距离再进行计算,减少确定待测节点位置的计算开销和计算误差,提高定位方法的效率。

附图说明

图1为一个实施例中节点定位方法的应用环境图;

图2为一个实施例中节点定位方法的流程图;

图3为一个实施例中待测节点位置确定步骤的流程图;

图4为一个实施例中常系数矩阵获取步骤的流程图;

图5为一个实施例中节点定位装置的结构示意图;

图6为一个实施例中计算机设备的内部结构图;

图7为另一个实施例中节点定位方法的流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。

本申请提供的节点定位方法,可以应用于如图1所示的应用环境中,图1为一个实施例中节点定位方法的应用环境图。其中,该应用环境中包括待测节点101和多个信标节点102,各个信标节点102与待测节点101通过无线通信进行连接。信标节点与待测节点之间可以是wifi(wireless-fidelity,无线保真)通信,信标节点可以是无线路由器,待测节点可以是接收无线路由器发送信号的终端设备,终端设备通过wifi无线信号与无线路由器连接。信标节点与待测节点之间也可以是蓝牙通信、无线射频识别、码分多址通信、全球移动通信、近红外通信、zigbee(紫蜂通信),信标节点和待测节点可以是对应无线通信的终端设备。

在一个实施例中,如图2所示,图2为一个实施例中节点定位方法的流程图,本实施例中提供了一种节点定位方法,以该方法应用于图1中的应用环境为例进行说明,包括:

步骤s210,分别获取待测节点接收到各个信标节点的信号强度。

本步骤中,待测点接收信标节点的信号,获取待测点接收到来自信标节点信号的信号强度,分别获得待测点接收到各个信标节点的信号强度。

步骤s220,从各信标节点中选择任意一个信标节点作为参照节点,根据参照节点的信号强度获取待测节点与参照节点的标准距离。

本步骤中,选择任意一个信标节点作为参照节点,根据待测点接收到参照节点信号的信号强度,获取待测节点与参照节点的标准距离,可以根据信号强度以及无线信号传输路径的损耗计算待测节点与参照节点之间的标准距离,而且仅需要根据无线信号传输路径的损耗计算一次距离。

步骤s230,根据各信号强度获取各信号强度差,其中,各信号强度差分别为待测节点接收到各信标节点的信号强度与接收到参照节点的信号强度之间的差值。

本步骤中,根据待测节点接收到的各个信标节点信号的信号强度,以接收到参照节点信号的信号强度为参考,获取信号强度差,信号强度差为接收到信标节点信号的信号强度与参照节点信号的信号强度的差值,各个信号强度差为接收到各信标节点信号的信号强度与参照节点信号的信号强度的差值,即将直接测量的信号强度,通过简单的减法获取信号强度差。

步骤s240,根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标确定待测节点的位置。

本步骤中,根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标,建立线性方程组,通过求解线性方程组获取待测节点的坐标,并确定待测节点的位置。

其中,各信标节点的坐标可以从预设文件中获取,也可以向每各信标节点获取。

上述节点定位方法,通过分别获取待测节点接收到各个信标节点的信号强度,从各信标节点中选择任意一个信标节点作为参照节点,根据参照节点的信号强度获取待测节点与参照节点的标准距离,根据各信号强度获取各信号强度差,根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标确定待测节点的位置;仅需要根据无线信号传输路径的损耗计算一次距离,获得标准距离,且将直接测量的信号强度,通过简单的减法获取信号强度差,再根据已知的信标节点的坐标建立线性方程组,确定待测节点的位置,避免将信号强度转化成距离再进行计算,减少确定待测节点位置的计算开销和计算误差,提高定位方法的效率。

在一个实施例中,如图3所示,图3为一个实施例中待测节点位置确定步骤的流程图,根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标确定待测节点的位置包括:

步骤s241,根据各信标节点的坐标获取因系数矩阵。

本步骤中,根据各信标节点的坐标获取因系数矩阵,因系数矩阵只与各个信标的点的横坐标和纵坐标有关,因系数矩阵的元素与各信标节点与参照节点的横坐标之间的差值或纵坐标之间的差值成正比。

步骤s242,根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标获取常系数矩阵。

本步骤中,根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标获取常系数矩阵,常系数矩阵与各信标节点的坐标有关,与标准距离的平方有关,与各信号强度差有关,与路径衰减因子有关。

步骤s243,根据因系数矩阵和常系数矩阵获取待测节点的坐标。

本步骤中,由因系数矩阵、常系数矩阵和待测节点的坐标建立方程组,通过最小二乘法计算待测节点的坐标。

上述节点定位方法,通过与标准距离、各信号强度差和各信标节点有关的常系数矩阵以及与各信标节点有关的因系数矩阵计算待测节点的坐标,提高所获取待测节点的坐标的准确性,而且相关参数的计算方法简单,减少计算开销的同时也减少误差。

在一个实施例中,如图4所示,图4为一个实施例中常系数矩阵获取步骤的流程图,根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标获取常系数矩阵包括:

步骤s244,根据各信号强度差和预设的路径衰减因子获取各信标节点的距离因子。

本步骤中,根据各信号强度差和预设的路径衰减因子获取各信标节点的距离因子,信标节点的距离因子与对应的信号强度差有关,与预设的路径衰减因子的倒数有关。

步骤s245,根据各信标节点的坐标获取各信标节点与参照节点的位置因子。

本步骤中,根据各信标节点的坐标获取各信标节点与参照节点的位置因子,位置因子与在信标节点坐标下横坐标的平方与纵坐标的平方的和值相关,位置因子还与待测节点坐标下横坐标的平方与纵坐标的平方的和值相关。

步骤s246,根据标准距离、各距离因子和各位置因子获取常系数矩阵。

本步骤中,根据标准距离、各距离因子和各位置因子获取常系数矩阵,通过将标准距离的平方与对应距离因子的乘积作为减数,将位置因子作为被减数,获取常系数矩阵的元素,再由常系数矩阵的各个元素组成常系数矩阵。

上述节点定位方法,根据标准距离、各距离因子和各位置因子,通过简单的计算,获取常系数矩阵,减少计算开销的同时也减少误差。

在一个实施例中,根据各信标节点的坐标获取因系数矩阵包括:

根据ai=[2(xi-xj)2(yi-yj)]获取因系数矩阵,

其中,ai为a中第i行的行矩阵,a为因系数矩阵,xi为第i个信标节点坐标的横坐标,yi为第i个信标节点坐标的纵坐标,参照节点为第j个信标节点,xj为第j个信标节点坐标的横坐标,yj为第j个信标节点坐标的纵坐标,i不等于j。

因系数矩阵的第i行的行矩阵是根据第i个信标节点、参照节点和待测点之间关系建立的方程式来获得的,因系数矩阵的第i行的行矩阵与第i个信标节点的坐标以及参照节点的坐标有关,特别是因系数矩阵的第i行的行矩阵第一元素正比于第i个信标节点的横坐标与参照节点的横坐标的差值,因系数矩阵的第i行的行矩阵第二元素正比于第i个信标节点的纵坐标与参照节点的纵坐标的差值。

上述节点定位方法,根据各信标节点的坐标和通过简单的计算获取因系数矩阵,减少计算开销的同时也减少误差。

在一个实施例中,根据因系数矩阵和常系数矩阵获取待测节点的坐标包括:

根据获取待测节点的坐标,

其中,为待测节点的坐标,a为因系数矩阵,(ata)-1为ata的逆矩阵,at为a的转置矩阵,b为常系数矩阵。

上述节点定位方法,根据因系数矩阵和常系数矩阵,以及通过最小二乘法获取待测节点的坐标,计算简单,减少计算开销的同时也减少误差,也提高定位方法的精确性。

在一个实施例中,根据各信号强度差和预设的路径衰减因子获取各信标节点的距离因子包括:

根据获取各信标节点的距离因子,

其中,βi为第i个信标节点的距离因子,参照节点为第j个信标节点,bij为待测节点接收到第i个信标节点与接收到第j个信标节点的信号强度之间的差值,δ为路径衰减因子,i不等于j。

第i个βi可以根据第i个信标节点对应的信号强度差和预设的路径衰减因子获取,将对应信号强度差与5倍路径衰减因子的比值作为10的指数,再将获取的指数减去1后获取第i个距离因子。

上述节点定位方法,根据各信号强度差和预设的路径衰减因子,以及通过简单的计算获取各信标节点的距离因子,减少计算开销的同时也减少误差。

在一个实施例中,根据各信标节点的坐标获取各信标节点与参照节点的位置因子包括:

根据获取各信标节点与参照节点的位置因子,

其中,参照节点为第j个信标节点,zij为第i个信标节点与第j个信标节点的位置因子,xi为第i个信标节点坐标的横坐标,yi为第i个信标节点坐标的纵坐标,xj为第j个信标节点坐标的横坐标,yj为第j个信标节点坐标的纵坐标,i不等于j。

zij为第i个信标节点与第j个信标节点的位置因子,将第i个信标节点横坐标和纵坐标的平方和减去第j个信标节点横坐标和纵坐标的平方和,即获得位置因子zij。

上述节点定位方法,根据各信标节点的坐标,以及通过简单的计算获取各信标节点与参照节点的位置因子,减少计算开销的同时也减少误差。

在一个实施例中,根据标准距离、各距离因子和各位置因子获取常系数矩阵包括:

根据获取常系数矩阵,

其中,bi为b的第i个元素,b为常系数矩阵,参照节点为第j个信标节点,zij为第1个信标节点与第j个信标节点的位置因子,dj为参照节点与待测节点的标准距离,为第i个信标节点的距离因子,bij为待测节点接收到第i个信标节点与接收到第j个信标节点的信号强度之间的差值,δ为路径衰减因子,i不等于j。

其中,bi为b的第i个元素,将标准距离的平方与将第i个信标节点的的乘积作为减数,将第i个信标节点与第j个信标节点的zij作为被减数,获取常系数矩阵的元素。

上述节点定位方法,根据标准距离、各距离因子和各位置因子,以及通过简单的计算获取常系数矩阵,减少计算开销的同时也减少误差。

在一个实施例中,根据各信号强度获取各信号强度差包括:

根据bij=pr,i-pr,j获取各信号强度差,

其中,r为待测节点,参照节点为第j个信标节点,i为第i个信标节点,bij为待测节点r接收到第i个信标节点的信号强度与接收到第j个信标节点的信号强度之间的差值,pr,i和pr,j分别为待测节点r接收到第i个信标节点的信号强度和待测节点r接收到第j个信标节点的信号强度,i不等于j。

上述节点定位方法,参照节点为参考,根据各信号强度获取各信号强度差,计算简单,减少计算开销的同时也减少误差。

应该理解的是,虽然图2至4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,图2至4中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中,如图5所示,图5为一个实施例中节点定位装置的结构示意图,本实施例中提供了一种节点定位装置,包括:

信号强度获取模块510,用于分别获取待测节点接收到各个信标节点的信号强度;

标准距离获取模块520,用于从各信标节点中选择任意一个信标节点作为参照节点,根据参照节点的信号强度获取待测节点与参照节点的标准距离;

信号强度差获取模块530,用于根据各信号强度获取各信号强度差,其中,各信号强度差分别为待测节点接收到各信标节点的信号强度与接收到参照节点的信号强度之间的差值;

待测节点坐标获取模块540,用于根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标确定待测节点的位置。

待测点接收信标节点的信号,信号强度获取模块510获取待测点接收到来自信标节点信号的信号强度,分别获得待测点接收到各个信标节点的信号强度。

标准距离获取模块520选择任意一个信标节点作为参照节点,根据待测点接收到参照节点信号的信号强度,获取待测节点与参照节点的标准距离,可以根据信号强度以及无线信号传输路径的损耗计算待测节点与参照节点之间的标准距离,而且仅需要根据无线信号传输路径的损耗计算一次距离。

信号强度差获取模块530根据待测节点接收到的各个信标节点信号的信号强度,以接收到参照节点信号的信号强度为参考,获取信号强度差,信号强度差为接收到信标节点信号的信号强度与参照节点信号的信号强度的差值,各个信号强度差为接收到各信标节点信号的信号强度与参照节点信号的信号强度的差值,即将直接测量的信号强度,通过简单的减法获取信号强度差。

待测节点坐标获取模块540根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标,建立线性方程组,通过求解线性方程组获取待测节点的坐标,并确定待测节点的位置。

上述节点定位装置,信号强度获取模块510通过分别获取待测节点接收到各个信标节点的信号强度,标准距离获取模块520从各信标节点中选择任意一个信标节点作为参照节点,根据参照节点的信号强度获取待测节点与参照节点的标准距离,信号强度差获取模块530根据各信号强度获取各信号强度差,待测节点坐标获取模块540根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标确定待测节点的位置;仅需要根据无线信号传输路径的损耗计算一次距离,获得标准距离,且将直接测量的信号强度,通过简单的减法获取信号强度差,再根据已知的信标节点的坐标建立线性方程组,确定待测节点的位置,避免将信号强度转化成距离再进行计算,减少确定待测节点位置的计算开销和计算误差,提高定位方法的效率。

在一个实施例中,待测节点坐标获取模块540还用于根据各信标节点的坐标获取因系数矩阵,根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标获取常系数矩阵,根据因系数矩阵和常系数矩阵获取待测节点的坐标。

上述节点定位装置,通过与标准距离、各信号强度差和各信标节点有关的常系数矩阵以及与各信标节点有关的因系数矩阵计算待测节点的坐标,提高所获取待测节点的坐标的准确性,而且相关参数的计算方法简单,减少计算开销的同时也减少误差。

在一个实施例中,待测节点坐标获取模块540还用于根据各信号强度差和预设的路径衰减因子获取各信标节点的距离因子,根据各信标节点的坐标获取各信标节点与参照节点的位置因子,根据标准距离、各距离因子和各位置因子获取常系数矩阵。

上述节点定位装置,根据标准距离、各距离因子和各位置因子,通过简单的计算,获取常系数矩阵,减少计算开销的同时也减少误差。

在一个实施例中,待测节点坐标获取模块540还用于根据ai=[2(xi-xj)2(yi-yj)]获取因系数矩阵,其中,ai为a中第i行的行矩阵,a为因系数矩阵,xi为第i个信标节点坐标的横坐标,yi为第i个信标节点坐标的纵坐标,参照节点为第j个信标节点,xj为第j个信标节点坐标的横坐标,yj为第j个信标节点坐标的纵坐标,i不等于j。

上述节点定位装置,根据各信标节点的坐标和通过简单的计算获取因系数矩阵,减少计算开销的同时也减少误差。

在一个实施例中,待测节点坐标获取模块540还用于根据获取待测节点的坐标,其中,为待测节点的坐标,a为因系数矩阵,(ata)-1为ata的逆矩阵,at为a的转置矩阵,b为常系数矩阵。

上述节点定位装置,根据因系数矩阵和常系数矩阵,以及通过最小二乘法获取待测节点的坐标,计算简单,减少计算开销的同时也减少误差,也提高定位装置的精确性。

在一个实施例中,待测节点坐标获取模块540还用于根据获取各信标节点的距离因子,其中,βi为第i个信标节点的距离因子,参照节点为第j个信标节点,bij为待测节点接收到第i个信标节点与接收到第j个信标节点的信号强度之间的差值,δ为路径衰减因子,i不等于j。

上述节点定位装置,根据各信号强度差和预设的路径衰减因子,以及通过简单的计算获取各信标节点的距离因子,减少计算开销的同时也减少误差。

在一个实施例中,待测节点坐标获取模块540还用于根据获取各信标节点与参照节点的位置因子,其中,参照节点为第j个信标节点,zij为第i个信标节点与第j个信标节点的位置因子,xi为第i个信标节点坐标的横坐标,yi为第i个信标节点坐标的纵坐标,xj为第j个信标节点坐标的横坐标,yj为第j个信标节点坐标的纵坐标,i不等于j。

上述节点定位装置,根据各信标节点的坐标,以及通过简单的计算获取各信标节点与参照节点的位置因子,减少计算开销的同时也减少误差。

在一个实施例中,待测节点坐标获取模块540还用于根据获取常系数矩阵,其中,bi为b的第i个元素,b为常系数矩阵,参照节点为第j个信标节点,zij为第1个信标节点与第j个信标节点的位置因子,dj为参照节点与待测节点的标准距离,为第i个信标节点的距离因子,bij为待测节点接收到第i个信标节点与接收到第j个信标节点的信号强度之间的差值,δ为路径衰减因子,i不等于j。

上述节点定位装置,根据标准距离、各距离因子和各位置因子,以及通过简单的计算获取常系数矩阵,减少计算开销的同时也减少误差。

在一个实施例中,信号强度差获取模块530还用于根据bij=pr,i-pr,j获取各信号强度差,其中,r为待测节点,参照节点为第j个信标节点,i为第i个信标节点,bij为待测节点r接收到第i个信标节点的信号强度与接收到第j个信标节点的信号强度之间的差值,pr,i和pr,j分别为待测节点r接收到第i个信标节点的信号强度和待测节点r接收到第j个信标节点的信号强度,i不等于j。

上述节点定位装置,参照节点为参考,根据各信号强度获取各信号强度差,计算简单,减少计算开销的同时也减少误差。

关于节点定位装置的具体限定可以参见上文中对于节点定位方法的限定,在此不再赘述。上述节点定位装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中,也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中,以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中,提供了一种计算机设备,该计算机设备可以是服务器,其内部结构图可以如图6所示,图6为一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中,该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种节点定位方法。

本领域技术人员可以理解,图6中示出的结构,仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图,并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定,具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中,提供了一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,处理器执行计算机程序时实现以下步骤:分别获取待测节点接收到各个信标节点的信号强度;从各信标节点中选择任意一个信标节点作为参照节点,根据参照节点的信号强度获取待测节点与参照节点的标准距离;根据各信号强度获取各信号强度差,其中,各信号强度差分别为待测节点接收到各信标节点的信号强度与接收到参照节点的信号强度之间的差值;根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标确定待测节点的位置。

在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:根据各信标节点的坐标获取因系数矩阵;根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标获取常系数矩阵;根据因系数矩阵和常系数矩阵获取待测节点的坐标。

在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:根据各信号强度差和预设的路径衰减因子获取各信标节点的距离因子;根据各信标节点的坐标获取各信标节点与参照节点的位置因子;根据标准距离、各距离因子和各位置因子获取常系数矩阵。

在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:根据ai=[2(xi-xj)2(yi-yj)]获取因系数矩阵,其中,ai为a中第i行的行矩阵,a为因系数矩阵,xi为第i个信标节点坐标的横坐标,yi为第i个信标节点坐标的纵坐标,参照节点为第j个信标节点,xj为第j个信标节点坐标的横坐标,yj为第j个信标节点坐标的纵坐标,i不等于j。

在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:根据获取待测节点的坐标,其中,为待测节点的坐标,a为因系数矩阵,(ata)-1为ata的逆矩阵,at为a的转置矩阵,b为常系数矩阵。

在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:根据获取各信标节点的距离因子,其中,βi为第i个信标节点的距离因子,参照节点为第j个信标节点,bij为待测节点接收到第i个信标节点与接收到第j个信标节点的信号强度之间的差值,δ为路径衰减因子,i不等于j。

在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:根据获取各信标节点与参照节点的位置因子,其中,参照节点为第j个信标节点,zij为第i个信标节点与第j个信标节点的位置因子,xi为第i个信标节点坐标的横坐标,yi为第i个信标节点坐标的纵坐标,xj为第j个信标节点坐标的横坐标,yj为第j个信标节点坐标的纵坐标,i不等于j。

在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:根据获取常系数矩阵,其中,bi为b的第i个元素,b为常系数矩阵,参照节点为第j个信标节点,zij为第1个信标节点与第j个信标节点的位置因子,dj为参照节点与待测节点的标准距离,为第i个信标节点的距离因子,bij为待测节点接收到第i个信标节点与接收到第j个信标节点的信号强度之间的差值,δ为路径衰减因子,i不等于j。

在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:根据bij=pr,i-pr,j获取各信号强度差,其中,r为待测节点,参照节点为第j个信标节点,i为第i个信标节点,bij为待测节点r接收到第i个信标节点的信号强度与接收到第j个信标节点的信号强度之间的差值,pr,i和pr,j分别为待测节点r接收到第i个信标节点的信号强度和待测节点r接收到第j个信标节点的信号强度,i不等于j。

在一个实施例中,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:分别获取待测节点接收到各个信标节点的信号强度;从各信标节点中选择任意一个信标节点作为参照节点,根据参照节点的信号强度获取待测节点与参照节点的标准距离;根据各信号强度获取各信号强度差,其中,各信号强度差分别为待测节点接收到各信标节点的信号强度与接收到参照节点的信号强度之间的差值;根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标确定待测节点的位置。

在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:根据各信标节点的坐标获取因系数矩阵;根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标获取常系数矩阵;根据因系数矩阵和常系数矩阵获取待测节点的坐标。

在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:根据各信号强度差和预设的路径衰减因子获取各信标节点的距离因子;根据各信标节点的坐标获取各信标节点与参照节点的位置因子;根据标准距离、各距离因子和各位置因子获取常系数矩阵。

在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:根据ai=[2(xi-xj)2(yi-yj)]获取因系数矩阵,其中,行矩阵ai为矩阵a中第i行的行矩阵,矩阵a为因系数矩阵,xi为第i个信标节点坐标的横坐标,yi为第i个信标节点坐标的纵坐标,参照节点为第j个信标节点,xj为第j个信标节点坐标的横坐标,yj为第j个信标节点坐标的纵坐标,i不等于j。

在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:根据获取待测节点的坐标,其中,为待测节点的坐标,a为因系数矩阵,(ata)-1为ata的逆矩阵,at为因系数矩阵a的转置矩阵,b为常系数矩阵。

在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:根据获取各信标节点的距离因子,其中,βi为第i个信标节点的距离因子,参照节点为第j个信标节点,bij为待测节点接收到第i个信标节点与接收到第j个信标节点的信号强度之间的差值,δ为路径衰减因子,i不等于j。

在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:根据获取各信标节点与参照节点的位置因子,其中,参照节点为第j个信标节点,zij为第i个信标节点与第j个信标节点的位置因子,xi为第i个信标节点坐标的横坐标,yi为第i个信标节点坐标的纵坐标,xj为第j个信标节点坐标的横坐标,yj为第j个信标节点坐标的纵坐标,i不等于j。

在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:根据获取常系数矩阵,其中,bi为列矩阵b的第i个元素,列矩阵b为常系数矩阵,参照节点为第j个信标节点,zij为第1个信标节点与第j个信标节点的位置因子,dj为参照节点与待测节点的标准距离,为第i个信标节点的距离因子,bij为待测节点接收到第i个信标节点与接收到第j个信标节点的信号强度之间的差值,δ为路径衰减因子,i不等于j。

在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:根据bij=pr,i-pr,j获取各信号强度差,其中,r为待测节点,参照节点为第j个信标节点,i为第i个信标节点,bij为待测节点r接收到第i个信标节点的信号强度与接收到第j个信标节点的信号强度之间的差值,pr,i和pr,j分别为待测节点r接收到第i个信标节点的信号强度和待测节点r接收到第j个信标节点的信号强度,i不等于j。

上述计算机设备和存储介质,通过分别获取待测节点接收到各个信标节点的信号强度,从各信标节点中选择任意一个信标节点作为参照节点,根据参照节点的信号强度获取待测节点与参照节点的标准距离,根据各信号强度获取各信号强度差,根据标准距离、各信号强度差和各信标节点的坐标确定待测节点的位置;仅需要根据无线信号传输路径的损耗计算一次距离,获得标准距离,且将直接测量的信号强度,通过简单的减法获取信号强度差,再根据已知的信标节点的坐标建立线性方程组,确定待测节点的位置,避免将信号强度转化成距离再进行计算,减少确定待测节点位置的计算开销和计算误差,提高定位方法的效率。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,ram以多种形式可得,诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。

在另一个实施例中,如图7所示,图7为另一个实施例中节点定位方法的流程图。由于无线信号在传输过程中会发生损耗,信标节点无线通信下的损耗过程中存在以下的无线信号传输路径损耗模型:

其中pr(d)为与发射节点的距离为d处所接收的信号强度,单位为dbm,pt为该发射节点的发射功率,pl(d0)表示接收节点收到在参考点发送信号的强度,d0表示参考点与接收节点的距离,δ表示路径衰减因子,xσ表示均值为0且方差为σ2的高斯随机变量。

因此由(1)式可得,距离d为

假设待测节点d的坐标为(x,y),某定位时刻下,该待测节点d的所有相邻的信标节点的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2)、…、(xi,yi)、…、(xn,yn)以及待测节点d接收到各相邻的信标节点的信号强度分别为pr,1、pr,2、…、pr,i、…、pr,n,n为待测节点d在某一定位时刻的所有相邻的信标节点个数,i和n为正整数。

从其所有相邻的信标节点中任意选择第i个信标节点和第j个信标节点,定义

pr,ij=pr,i(di)-pr,j(dj)(3)

其中pr,i(di)和pr,j(dj)分别为待测节点d接收到第i个信标节点和第j个信标节点的信号强度,di和dj分别为待测节点d到第i个信标节点和第j个信标节点的距离,i和j为正整数,i不等于j。则

其中aij表示第i个信标节点和第j个信标节点的发射功率差,假设所有信标节点的发射功率是相同的,即所以aij=0,令bij=aij-pr,ij=-pr,ij,从而可以推出:

由式(5)可得

构建方程式及获取方程式中的参数。令其中,xi和yi分别为第i个信标节点的横坐标和纵坐标,xj和yj分别为第j个信标节点的横坐标和纵坐标,则有下式成立:

其中,xi、yi、xj、yj和δ为已知量,zij可以由xi、yi、xj和yj计算而获取,bij可以通过测量待测节点d接收到第i个信标节点和第j个信标节点的信号强度而获取,dj可以通过传输路径损耗模型计算而获取。

构建方程组。假设以第j个信标节点为主信标节点,则n个相邻的信标节点可生成n-1个线性方程,将式(7)中i分别等于1,2,…,j-1,j+1,…,n,可得到n-1个线性方程组,即其中,

求解待测节点d的坐标。采用最小二乘法,可以求得待测节点d的坐标

上述的节点定位方法,仅需要根据无线信号传输路径的损耗计算一次距离,获得标准距离,且将直接测量的信号强度,通过简单的减法获取信号强度差,再根据已知的信标节点的坐标建立线性方程组,确定待测节点的位置,避免了传统rssi定位算法把信号强度值转化成距离再进行定位所带来的计算误差与计算开销,提高定位方法的效率,实现更加高效准确的定位。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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