一种基于RSSI测距的室内定位方法技术

本发明专利技术提供了一种基于RSSI测距的室内定位方法，包括：步骤1构建地图，根据道路区域类型建立地理信息图层，并按固定格式存储为地理信息图层文件；步骤2已知信号发射端至参考节点的距离，实测参考节点所在位置RSSI值，根据对数路径损耗模型，采用基于测距的无线定位算法求得待测目标节点位置坐标，从而实现基于RSSI测距的室内定位；步骤3根据目标所处道路区域类型，将道路的地理信息作为约束条件带入相应的卡尔曼滤波方程，进行基于航向约束的目标运动模型构建；步骤4根据目标所处道路区域类型，将道路的地理信息作为约束条件带入相应的卡尔曼滤波方程，进行基于地图约束的粒子滤波。波。波。

【技术实现步骤摘要】
一种基于RSSI测距的室内定位方法


[0001]本专利技术属于无线定位
，尤其涉及一种基于RSSI测距的室内定位方法。

技术介绍

[0002]由于GPS在室内定位中受应用、能耗等多方面限制，与之相比，WIFI技术在室内环境的应用更加广泛，并且无需另外铺设硬件设备，降低了使用成本，同时WIFI用于传输信息的速度也较快，是一种能应用于室内环境的理想定位技术。商场等室内定位环境安装有大量的路由器等WIFI信号发送装置，通过能接收WIFI信号的无线接收设备如手机等，测量RSSI后通过测距实现较为准确的位置信息，无需借助室外卫星系统及信号增强设备，功耗低，且部署范围广，通过WIFI定位技术实现室内无线定位成为较为实用、便捷的选择。
[0003]由于室内环境布局复杂性，多障碍物、多干扰等特点，基于位置服务的室内定位技术应受到很多限制限制。地图信息可以用来改善室内定位的稳定性，在某些特定的应用中，基于地理信息的定位跟踪轨迹会更加的平滑稳定。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：针对室内环境布局复杂性，多障碍物、多干扰等特点，基于位置服务的室内定位技术应受到很多限制限制，本专利技术公开了一种基于RSSI测距的室内定位技术及目标跟踪的方法，利用室内地图信息用以改善定位跟踪的目标跟踪轨迹的精度，提高轨迹的连续性、平滑性。
[0005]技术方案：本专利技术公开了一种基于RSSI测距的室内定位方法，通过对地理信息数据的预处理，进行图层重构，构建带有方向信息的室内道路多层栅格地图；在进行基于RSSI的室内定位过程中，进行基于航向约束的目标运动模型构建，同时进行基于地理信息约束的粒子滤波跟踪，实现对室内定位目标的平滑、稳定跟踪。
[0006]本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：
[0007]1、通过WIFI定位技术无需借助室外卫星系统及信号增强设备，功耗低，且部署范围广；
[0008]2、适用性更广，对于室内环境中多障碍物、多干扰情况有着明显的定位改善；
[0009]3、目标轨迹连续性、平滑性更优，对干扰的鲁棒性更好。
[0010]本专利技术包括如下步骤：
[0011]步骤1：构建地图，根据道路区域类型建立地理信息图层，并按固定格式存储为地理信息图层文件；
[0012]步骤2：己知信号发射端至参考节点的距离，实测参考节点所在位置RSSI值，根据对数路径损耗模型计算出模型参数。再将所求模型参数值代入对数路径损耗模型，根据待测目标节点实测RSSI值，得到待测目标节点至发射端的距离，然后采用基于测距的无线定位算法如极大似然估计法求得待测目标节点位置坐标，从而实现基于RSSI测距的室内定位；
[0013]步骤3：根据目标所处道路区域类型，将道路的地理信息作为约束条件带入相应的卡尔曼滤波方程，进行基于航向约束的目标运动模型构建；
[0014]步骤4：根据目标所处道路区域类型，将道路的地理信息作为约束条件带入相应的卡尔曼滤波方程，进行基于地图约束的粒子滤波。
附图说明
[0015]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0016]图1是本专利技术流程图；
[0017]图2是点
‑
线
‑
面构成的地图面域轮廓；
[0018]图3是提取的道路区域示意图；
[0019]图4是提取的航向信息示意图；
[0020]图5是是否采用地图信息处理的轨迹对比图；
[0021]图6是轨迹对比图区域放大示意图；
具体实施方式
[0022]如图1本专利技术提供了一种基于RSSI测距的室内定位方法，包括以下步骤：
[0023]步骤1、构建地图，根据道路区域类型建立地理信息图层，并按固定格式存储为地理信息图层文件；
[0024]通过提前获得的区域CAD图，将CAD转换为点
‑
线
‑
面为基础要素的地图，提取道路信息，如图2，通过多个二维坐标链表构成的闭合回路来描述道路信息，通过使用凸四边形对定位环境描绘的地图区域分割，可以更快速地判断粒子所处区域。
[0025]将图形栅格化处理，通过将地图的x坐标坐标等间隔均分为n
x
份，y坐标坐标等间隔均分为n
y
份，地图道路信息数据存为Data[n
x
][n
y
]，循环查询Data[i][j]是否在道路信息的链表坐标内，地图道路信息如图3。
[0026][0027]在栅格位于道路区域的地方，计算并储存道路的航向信息Data_V[n
x
][n
y
]，地图航向信息如图4。
[0028]Data_V[i][j]＝V
θ
[0029]步骤2、基于RSSI的室内定位
[0030]用移动终端接收路由器等发射端的信号，并得到WIFI热点的RSSI信号强度及MAC地址，计算获得用户的位置，该技术被用于谷歌地图。通常相较于室外环境，室内定位环境有多种障碍物干扰，比较复杂，RSSI信号强度可能由于障碍物的反射等增强，造成定位精度的下降，很难获得待测终端与发射信号路由器的准确距离，通过多点定位可以有效的提高定位精度。
[0031]基于RSSI的多点室内定位操作详细步骤如下：
[0032]步骤2
‑
1，根据测得的PL(d)即可计算出信号发射端距离待测目标节点的距离d，再根据基于测距的无线定位算法即可求得待测目标节点坐标位置。
[0033]P
L
(d)＝A
‑
10nlgd
[0034]步骤2
‑
2，通过极大似然估计法进行多点定位。
[0035]待测目标节点E(x，y)到n个参考节点(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)
…
(x
n
，y
n
)的距离分别为d1、d2、d3…
d
n
，得到方程如下所示：
[0036][0037]用第一个方程分别减去最后一个方程得到如下方程组：
[0038][0039]上述方程组按Ax＝b的形式表示，其中
[0040][0041]用最小均方估计误差算法对式求解，得到待测目标节点坐标：
[0042]X＝(A
T
A)
‑1A
T
b
[0043]步骤3、根据目标所处道路区域类型，将道路的地理信息作为约束条件带入相应的卡尔曼滤波方程，进行基于航向约束的目标运动模型构建；
[0044]步骤3
‑
1，查询定位点的航向信息：
[0045]加入定位点的坐标为地图区域的坐标最大值最小值分别为[x
min
，x
max
，y
min
，y
max
]，则查本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于RSSI测距的室内定位方法，其特征包括如下步骤：步骤1：构建地图，根据道路区域类型建立地理信息图层，并按固定格式存储为地理信息图层文件；步骤2：已知信号发射端至参考节点的距离，实测参考节点所在位置RSSI值，根据对数路径损耗模型计算出模型参数。再将所求模型参数值代入对数路径损耗模型，根据待测目标节点实测RSSI值，得到待测目标节点至发射端的距离，...

【专利技术属性】
技术研发人员：古雪菲，桂林卿，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：