基于rssi和toa测距的wifi室内定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于RSSI的室内定位方法，尤其是一种建立在T0A测距基础上的 定位方法。
【背景技术】
[0002] 在WIFI的室内定位中，基于RSSI的定位算法，是目前非常通用的一种定位算法。 RSSI (^Received Si即al Strength Indicator)是接收信号强度指示，它的实现是在反向通 道基带接收滤波器之后进行的。基于RSSI的定位算法是通过接收到的信号强弱测定信号 点与接收点之间的距离，进而根据相应数据进行定位计算的一种定位技术。该种方法的基 本原理是通过射频信号的强度来进行距离估测，分别在发送节点和接受节点测量发射功率 和接受功率，从而计算传播损耗，使用数据或经验信号传播模型将传播损耗转化为对距离 的一种估测算法。与传统定位技术相比，其无需额外添加设备来进行角度测量与时间同步， 且充分利用了已有WIFI无线网络，降低了使用成本；其次，WIFI位置指纹定位技术与传统 室内定位技术相比，其扩展性更强、应用范围更广。但是由于环境的制约，给信号传播模型 的建模带来了一定的困难，并且在通信原理中，反射、多径等效应对定位的结果产生一定的 影响W及干扰，所W该方法具有较大的定位误差，精度受到很大的限制。
[0003] 与此同时，T0A测距，即到达测距技术，是通过测量节点间信号传输的时间来得到 两节点间的距离，它的核屯、思路在于已知信号传播速度，通过两个节点之间的信号传播时 间，转化成距离信息，其数值即为到达时间测距数据。由于非视距（化0巧的存在，到达时间 测距数据会存在化0S误差，其误差一般具有正偏性，到达时间所测量的距离会偏大于实际 距离。如果直接将测距数据用于节点的定位，其结果会大大地偏离节点的实际位置。所W 如何对到达时间的测距数据进行处理，消除其中的化0S误差显得尤为重要。
[0004] 为此，人们做了一些尝试，王新峰等撰写的"采用RSSI和T0F的融合算法定位方 法"（《化工自动化仪表》，2013年08期）提出了将T0F和RSSI双层数据融合的方法，即第 一层数据通过初始位置估计之间的自检，剔除异常数据；第二层数据融合则W所测RSSI值 和T0F定位值相结合，获取更优的估计值。但是所设及的数据太多，处理数据时间长，计算 量大。中国专利文献"一种基于RSSI的室内定位方法"（公开号；CN103813448A)提出了采 用=个采样点进行定位的方法，即根据=个采样点的位置将采样点摆放成等腰=角形，然 后根据路径损耗模型计算采样点和未知节点的距离，最后根据它们之间几何关系求出未知 节点的位置坐标。该种定位方法降低了时间复杂度，计算速度快，节省硬件资源，但是采样 点个数太少，收集的数据太少，降低了定位的精度和准确性。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题为克服上述各种技术方案的局限性，提供一种能够进行 准确定位的室内定位方法。
[0006] 为实现本发明的目的，提供了一种基于RSSI和T0A测距的WIFI室内定位方法，所 采用的技术方案为；采集信号并建立数据库、基于RSSI的匹配定位算法粗略定位、采用消 除有色噪声的到达时间测距、建立平面框架和旋转W及捜索和定位，其过程如下：
[0007] 步骤1，采集RSSI信号并建立数据库
[000引在定位区域内均匀设置访问接入点AP后，分别进行离线定位状态和在线定位状 态下RSSI信号采集及整理；
[0009] 离线定位状态；先根据各访问接入点AP位置建立样本空间，然后在定位区 域内选取采样点RP，接收并测量访问接入点AP的无线信号数据的RSSI值；通过公式
【主权项】
1. 一种基于RSSI和TOA测距的WIFI室内定位方法，包括采集信号并建立数据库、基 于RSSI的匹配定位算法粗略定位、采用消除有色噪声的到达时间测距、建立平面框架和旋 转以及搜索和定位，其特征在于，其过程包括以下步骤： 步骤1，采集RSSI信号并建立数据库 在定位区域内均匀设置访问接入点AP后，分别进行离线定位状态和在线定位状态下RSSI信号采集及整理； 离线定位状态：先根据各访问接入点AP位置建立样本空间，然后在定位区域 内选取采样点RP，接收并测量访问接入点AP的无线信号数据的RSSI值；通过公式
求平均值，其中RSSIU表示采样点RP第u次接收并测 量访问接入点AP的无线信号数据的RSSI，为第i个采样点RP在100次接收并测量 访问接入点AP的无线信号数据的RSSI后的平均值；再将SlfT；连同采样点RP的位置坐标 组成定位指纹向
其中（xxpyyi) 表示第i个采样点RP的位置坐标，最后将定位指纹向量存入位置指纹数据库； 在线定位状态：未知节点和位置未知的四个对等辅助节点A、B、C、D先接收并测量 访问接入点AP的无线信号数据的RSSI值，然后根据得到的RSSI值组成在线时的向量
中SSi表示未知节点和四个对等辅助节点A、B、C、D接收 并测量第i个访问接入点AP的无线信号数据的RSSI值； 所述的离线定位状态指采样点RP和各访问接入点AP位置为已知的状态，所述的在线 定位状态指各访问接入点AP位置已知，而未知节点的位置未知的状态； 步骤2,对步骤1得到的数据采用定位匹配算法进行处理，得到四个对等辅助节点A、B、C、D和未知节点的初始位置坐标（xxh,，yyh, )(h= 1，2,3,4,5)，包括以下步骤： 步骤2. 1，计算步骤1所得到的SSJP 之间的信号距离，所述信号距离定义如下，
l为未知节点和四个对等辅助节点a、b、c、d的向量si在连:=(s^,sy2/sy3,,.ssf,.,.)与指 纹库中采样点RP的丨
之间的信 号距离； q是距离参数，取值范围为正整数； W为访问接入点AP的数量； 是离线阶段第i个采样点RP在100次接收并测量访问接入点AP的无线信号数 据的RSSI后的平均值； SSi是在线定位阶段未知节点和四个对等辅助节点A、B、C、D接收并测量第i个访问接 入点AP的RSSI值； 步骤2. 2,设步骤2. 1所述信号距离L〈2m的采样点RP有b个，按照下式分别计算未知 节点和四个对等辅助节点A、B、C、D的初始位置坐标， | ，
b为信号距离L〈2m的采样点RP的个数；（xxh,，yyh, )(h= 1，2,3,4,5)表示未知节点 和四个对等辅助节点A、B、C、D的初始位置坐标； (xxpyy^表示采样点RP的位置坐标，其中i= 1，2, . . .b; 步骤3、根据步骤2得到四个对等辅助节