实时功耗距离网络权重的IoT手机辅助定位方法技术

本发明专利技术涉及无线通信、定位以及互联网技术，为提出一种手机辅助定位方法，提高物联网设备定位精度，本发明专利技术，实时功耗距离网络权重的IoT手机辅助定位方法,以一个智能手机作为具有自我跟踪能力的移动锚节点，一个服务器用于实现离线定位算法以及室内环境的布局信息，智能手机以数字地图的形式提供目标位置的布局，具有自我跟踪功能，通过运动传感器从目标位置家门口跟踪其在家中的位置，智能手机和物联网设备通过无线通信的传输功率控制在短距离内相互通信，当智能手机广播信标信息进行定位时，每个物联网设备都回复信息，回复信息包括标识符、供应商和型号。本发明专利技术主要应用于物联网设备定位场合。联网设备定位场合。联网设备定位场合。

【技术实现步骤摘要】
实时功耗距离网络权重的IoT手机辅助定位方法


[0001]本专利技术涉及无线通信、定位以及互联网相关
，具体涉及实时功耗距离网络权重的IoT手机辅助定位方法。

技术介绍

[0002]近年来，智能家居中可以容纳越来越多的物联网(Internet of Things，IoT)设备，如移动智能设备、电器和传感器。在智能家居中，用户希望远程控制和监控物联网设备，如智能电视、空调、灯光、温度控制器、门锁、电饭煲、冰箱和机器人清洁器。智能手机有许多用于室内定位的运动传感器，如加速度计、陀螺仪和磁强计。这些传感器的传感器融合使得智能手机可以在室内(如家里和办公室)保持其移动轨迹。研究者们普遍关注如何利用智能手机的定位能力来定位家中的物联网设备。
[0003]现在有很多关于WiFi的室内定位方案，如采用高斯过程回归对无线信号强度(Received Signal Strength，RSS)数据集进行训练，并采用粒子滤波器对智能手机的位置进行估计，其在离线训练阶段构建离散的位置指纹，根据贝叶斯决策规则和观测信号强度计算每个位置的估计值；一种基于分布式RSS的室内物联网设备定位方案，采用动态圆展开机制，可灵活地扩展基于三个参考节点置信度的定位圆的覆盖范围，直到参考节点的圆相互交叉为止；一种基于全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication,GSM)的室内定位方案，使用由6个最强信号单元和更多可用单元构成的宽信号强度指纹，比基于WiFi指纹的方案更稳定、更可靠，但是该方案不能在手机基站数量较少的农村地区使用；一种无需预先部署的室内定位方案，如通过WiFi接入点的RSS测量构建指纹地图，利用物理无线传播的约束条件和遗传算法对其进行定位，但在有少量接入点的居住区环境中，该方案无法提供合理的室内定位；一种基于智能手机的室内定位方案，该方案基于使用智能手机的运动传感器(如加速度计和陀螺仪)进行航位推算，加速度计的感应数据用于步数计算，即测量智能手机用户步数，但是由于运动误差是随时间累积的，所以该方案使用校准标记来修正累积的运动误差；一种基于社会感知的增强型室内定位方案，为了协同校准本地化中的估计错误，利用移动智能手机执行自我跟踪的遭遇和非遭遇事件，旨在将移动智能手机用户与多个智能手机合作进行定位，而不是将静态物联网设备与单个智能手机进行定位。
[0004]传统的室内定位方法侧重于移动节点(如智能手机)的定位，而不是其相邻节点的室内定位。本专利技术提出一种智能手机辅助定位室内物联网设备的算法，利用IoT手机辅助使用两个设备之间的距离越近，交换消息帧的接收信号强度越强的相关性的特性，对具有接收信号强度的采样点进行处理，以识别具有最高可能性的物联网设备的网格位置。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术的不足，本专利技术旨在通过分析各种室内定位方法与物联网，提出一种基于接收信号强度质心功耗距离网格权重的IoT手机辅助定位算法，提高物联网设备
定位精度。为此，本专利技术采取的技术方案是，实时功耗距离网络权重的IoT手机辅助定位方法,以一个智能手机作为具有自我跟踪能力的移动锚节点，一个服务器用于实现离线定位算法以及室内环境的布局信息，智能手机以数字地图的形式提供目标位置的布局，具有自我跟踪功能，通过运动传感器从目标位置家门口跟踪其在家中的位置，智能手机和物联网设备通过无线通信的传输功率控制在短距离内相互通信，当智能手机广播信标信息进行定位时，每个物联网设备都回复信息，回复信息包括标识符、供应商和型号，所述的服务器称为IoT手机辅助服务器，所述的服务器利用智能手机收集的跟踪数据执行定位，所述跟踪数据由时间戳、智能手机位置、设备信息和接收信号强度RSSI组成，利用智能手机通过短程通信为物联网设备采集信息构造一个功率图，服务器利用功率图设计网格权重图算法，将设备的估计位置与网格点相关联。
[0006]每当智能手机s
k
通过在时间上的短程通信在其笛卡尔坐标处检测到物联网设备d
i
，并利用物联网设备d
i
的回复消息的功耗，s
k
将此检测存储到其定位存储库中，当s
k
为d
i
收集足够数量的坐标时，s
k
将d
i
的集C
i
报告给IoT手机辅助服务器，IoT手机辅助服务器收集物联网设备d
i
的跟踪数据C
i
，跟踪数据C
i
是一组其中是时间戳，是检测位置，是d
i
回复消息的RSSI，IoT手机辅助服务器执行RSSI质心估计，从跟踪数据C
i
计算物联网设备d
i
位置的初始估计当物联网设备位于墙壁或角落时，利用物联网设备d
i
定位的布局信息，处理样本点的倾斜分布；IoT手机辅助服务器构造一个功率距离表T
i
，其中每个采样点p
i
∈C
i
的一个条目在p
i
和之间有一对距离，而p
i
上d
i
的RSSI之间有一对距离，根据功率距离表T
i
，构造网格权重图；目标室内区域的地图被划分为网格单元，网格单元的中心被用作物联网设备的位置估计，使用T
i
每个网格单元将为每个物联网设备d
i
分配一个权重值，一旦物联网设备d
i
被IoT手机辅助服务器定位，位置信息l
i
将被传递给d
i
。
[0007]网格权重图算法具体是，物联网设备d
i
的估计位置被视为位于圆心为p
j
，半径为μ
j
的圆的周界上，给每个网格单元一个权重，对应于网格单元具有物联网设备d
i
的概率，这种概率由正态分布N(μ
j
,σ
j
)决定，其中μ
j
是平均距离，σ
j
是采样点p
j
的标准偏差，设N
row
为行数，N
col
为网格权重图M中的列数，设g
ab
为网格单元，其中a为[1,N
row
]中的行索引，b为[1,N
col
]中的列索引，令f
ab
是标准正态分布N(0,1)中标准化值(d
ab
‑
μ
j
)/σ
j
的概率即高斯分布。
[0008]本专利技术的特点及有益效果是：
[0009]本专利技术提出一种基于接收信号强度(RSSI)质心功耗距离网格权重的IoT手机辅助定位算法，构建了一种基于智能手机的室内物联网设备定位算法体系结构，用于执行离线定位算法以及室内环境的布局信息，并利用智能手机构造采样点功率图网格权重图，将设备的估计位置与网格点相关联本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实时功耗距离网络权重的IoT手机辅助定位方法，其特征是，以一个智能手机作为具有自我跟踪能力的移动锚节点，一个服务器用于实现离线定位算法以及室内环境的布局信息，智能手机以数字地图的形式提供目标位置的布局，具有自我跟踪功能，通过运动传感器从目标位置家门口跟踪其在家中的位置，智能手机和物联网设备通过无线通信的传输功率控制在短距离内相互通信，当智能手机广播信标信息进行定位时，每个物联网设备都回复信息，回复信息包括标识符、供应商和型号，所述的服务器称为IoT手机辅助服务器，所述的服务器利用智能手机收集的跟踪数据执行定位，所述跟踪数据由时间戳、智能手机位置、设备信息和接收信号强度RSSI组成，利用智能手机通过短程通信为物联网设备采集信息构造一个功率图，服务器利用功率图设计网格权重图算法，将设备的估计位置与网格点相关联。2.如权利要求1所述的实时功耗距离网络权重的IoT手机辅助定位方法，其特征是，每当智能手机s
k
通过在时间上的短程通信在其笛卡尔坐标处检测到物联网设备d
i
，并利用物联网设备d
i
的回复消息的功耗，s
k
将此检测存储到其定位存储库中，当s
k
为d
i
收集足够数量的坐标时，s
k
将d
i
的集C
i
报告给IoT手机辅助服务器，IoT手机辅助服务器收集物联网设备d
i
的跟踪数据C
i
，跟踪数据C
i
是一组其中是时间戳，是检测位置，是d
i
回复消息的RSSI，IoT手机辅助服务器执行RSSI质心估计，从跟踪数据C
i
计算物联网设备d
i
位置的初始估计当物联网设备位于墙壁或角落时，利用物联网设备d
i
定位的布局信息，处理样本点的倾斜分布；IoT手机...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晋生，苑露露，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：