基于目标跟踪的无线通信网络中节点定位方法和系统与流程

文档序号:25539696发布日期:2021-06-18 20:35阅读:来源:国知局

技术特征:

1.基于目标跟踪的无线通信网络中节点定位方法,其特征在于,包括如下步骤:

采用传感器节点检测到的目标信号的测量值和节点自身的位置,根据目标和节点间的几何关系,确定目标的估计位置;

根据接收目标信号的强度,将节点由强到弱进行排序,并计算节点之间连线的夹角,采用目标分布式协同方法实现目标跟踪;

根据改进的最近点的目标跟踪算法,首先设定监测区域,再确定目标的估计轨迹,根据节点位置坐标和估计轨迹的关系确定选定的节点;

建立选定节点定位模型,根据监测区域确定坐标系象限,建立无线信号传播路径损耗向量模型,监测区域中包括确认自身准确位置坐标的信标节点;

选定节点接收信标节点的无线射频信号数据,根据建立的无线射频信号传输模型,输出目标与信标节点之间的距离参数;

根据目标与信标节点之间的距离参数进行选定节点的坐标计算,完成定位。

2.根据权利要求1所述的基于目标跟踪的无线通信网络中节点定位方法,其特征在于,根据接收目标信号的强度,将节点由强到弱进行排序,并计算节点之间连线的夹角,采用目标分布式协同方法实现目标跟踪,具体包括:

根据接收目标信号的强度,将节点由强到弱进行排序,选定信号强度最强的三个节点,确定三个节点之间连线的内角;

若其中最小角大于设定的参数角,则执行目标分布式协同方法实现目标跟踪;

若其中最小角不大于设定的参数角,则首先确定最小角,选择另一节点替换最小角相应的节点,重新计算三个节点之间连线的内角,直至其中最小角大于设定的参数角,执行目标分布式协同方法实现目标跟踪。

3.根据权利要求1所述的基于目标跟踪的无线通信网络中节点定位方法,其特征在于,根据改进的最近点的目标跟踪算法确定目标的估计轨迹,根据节点位置坐标和估计轨迹的关系确定选定的节点,具体包括:

用改进的最近点的目标跟踪算法确定目标的估计轨迹为

分别将节点的位置坐标代入到估计轨迹方程式中,确定满足>0的节点集合a;以及满足≤0的节点集合;

根据信号最强的节点所在的集合,确定选定的节点。

4.根据权利要求1所述的基于目标跟踪的无线通信网络中节点定位方法,其特征在于,所述无线信号传播路径损耗向量模型,具体为:

其中,是无线信号经过距离d的能量路径损耗,d表示无线电波在室内空间的传播距离,为参考距离,为室内无线信道衰减指数,随空间的改变而呈现动态变化;faf表示障碍损耗因子,为环境损耗因子。

5.根据权利要求4所述的基于目标跟踪的无线通信网络中节点定位方法,其特征在于,所述选定节点接收信标节点的无线射频信号数据,根据建立的无线射频信号传输模型,输出目标与信标节点之间的距离参数,其中所述无线射频信号传输模型具体为:

其中,示室内环境下的经过距离d无线电波路径损耗,表示信标节点无线信号的发射功率,表示天线的发射增益,则表示天线的接收增益。

6.基于目标跟踪的无线通信网络中节点定位系统,其特征在于,包括:

目标位置估计单元:采用传感器节点检测到的目标信号的测量值和节点自身的位置,确定目标和节点间的几何关系,确定目标估计位置;

目标跟踪单元:根据接收目标信号的强度,将节点由强到弱进行排序,并计算节点之间连线的夹角,采用目标分布式协同方法实现目标跟踪;

选定节点单元:根据改进的最近点的目标跟踪算法,首先设定监测区域,再确定目标的估计轨迹,根据节点位置坐标和估计轨迹的关系确定选定的节点;

节点定位模型建立单元:建立选定节点定位模型,根据监测区域确定坐标系象限,建立无线信号传播路径损耗向量模型,监测区域中包括确认自身准确位置坐标的信标节点;

距离参数计算单元:选定节点接收信标节点的无线射频信号数据,根据建立的无线射频信号传输模型,输出目标与信标节点之间的距离参数;

节点定位单元:根据目标与信标节点之间的距离参数进行选定节点的坐标计算,完成定位。

7.根据权利要求6所述的基于目标跟踪的无线通信网络中节点定位系统,其特征在于,目标跟踪单元中,根据接收目标信号的强度,将节点由强到弱进行排序,并计算节点之间连线的夹角,采用目标分布式协同方法实现目标跟踪,具体包括:

根据接收目标信号的强度,将节点由强到弱进行排序,选定信号强度最强的三个节点,确定三个节点之间连线的内角;

若其中最小角大于设定的参数角,则执行目标分布式协同方法实现目标跟踪;

若其中最小角不大于设定的参数角,则首先确定最小角,选择另一节点替换最小角相应的节点,重新计算三个节点之间连线的内角,直至其中最小角大于设定的参数角,执行目标分布式协同方法实现目标跟踪。

8.根据权利要求6所述的基于目标跟踪的无线通信网络中节点定位系统,其特征在于,选定节点单元中,根据改进的最近点的目标跟踪算法确定目标的估计轨迹,根据节点位置坐标和估计轨迹的关系确定选定的节点,具体包括:

用改进的最近点的目标跟踪算法确定目标的估计轨迹为

分别将节点的位置坐标代入到估计轨迹方程式中,确定满足>0的节点集合a;以及满足≤0的节点集合;

根据信号最强的节点所在的集合,确定选定的节点。

9.根据权利要求6所述的基于目标跟踪的无线通信网络中节点定位系统,其特征在于,所述无线信号传播路径损耗向量模型,具体为:

其中,是无线信号经过距离d的能量路径损耗,d表示无线电波在室内空间的传播距离,为参考距离,为室内无线信道衰减指数,随空间的改变而呈现动态变化;faf表示障碍损耗因子,为环境损耗因子。

10.根据权利要求9所述的基于目标跟踪的无线通信网络中节点定位系统,其特征在于,距离参数计算单元中,所述选定节点接收信标节点的无线射频信号数据,根据建立的无线射频信号传输模型,输出目标与信标节点之间的距离参数,其中所述无线射频信号传输模型具体为:

其中,示室内环境下的经过距离d无线电波路径损耗,表示信标节点无线信号的发射功率,表示天线的发射增益,则表示天线的接收增益。


技术总结
本发明提供了基于目标跟踪的无线通信网络中节点定位方法,包括如下步骤:根据目标和节点间的几何关系,确定目标的估计位置;根据接收目标信号的强度,将节点由强到弱进行排序,采用目标分布式协同方法实现目标跟踪;根据节点位置坐标和估计轨迹的关系确定选定的节点;建立选定节点定位模型以及无线信号传播路径损耗向量模型,选定节点接收信标节点的无线射频信号数据,根据建立的无线射频信号传输模型,输出目标与信标节点之间的距离参数;根据目标与信标节点之间的距离参数进行选定节点的坐标计算,完成定位;本发明提供的基于目标跟踪的无线通信网络中节点定位方法,在保障精确定位的同时,减少系统能耗,延长网络寿命。

技术研发人员:朱光福
受保护的技术使用者:广州赛瑞科技股份有限公司
技术研发日:2021.04.14
技术公布日:2021.06.18
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