本发明专利技术属于无线通信及无线网络技术应用领域，涉及一种基于多维无线成像的被动无线定位方法，其特征为通过无线网络节点之间在多个频率及多个发射功率的条件下进行无线链路多维扫描，进而基于各链路接收信号强度的变化情况实现对网络覆盖范围内移动目标的定位跟踪。系统由无线扫描节点、无线控制节点、通用PC机、位置估计算法组成。无线扫描节点负责实现节点间的多频率、多功率无线链路扫描；无线控制节点负责协调网络的工作频率及功率、以及采集各无线链路信号强度信息，并将采集到的信息发送至PC机；PC机上的位置估计算法根据链路强度信息对目标位置进行估计。本发明专利技术可在较少的无线扫描节点的环境下实现无需目标携带任何无线设备的被动无线定位跟踪。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信及无线网络技术应用领域，涉及ー种基于多维无线成像的被动无线定位方法，该方法可在无需目标携带无线设备的情况下实现对无线网络覆盖区域内运动目标的被动定位跟踪。
技术介绍
随着无线通信技术与普适计算技术的发展，WLAN、无线传感器网络、GSM网络、3G通信网络等无线网络已经覆盖到我们生活的每个角落。由于电波的固有特性，当有目标对某条无线链路造成遮蔽时，该条链路的接收信号強度信息势必会发生变化。基于此，当有多条无线链路同时存在时，借助各无线链路的接收信号強度信息，可以实现对无线网络覆盖范围内目标的定位跟踪。 基于无线成像实现被动无线定位跟踪的思路最早由Wilson和Patwari提出。“作者J. ffilson and N. Patwari,论又名Radio tomographic imaging with wirelessnetworks,期刊IEEE Transactions on Mobile Computing,年份2010,第 5 期，第 621页至632页”。他们提出一种借助于无线扫描节点在某一固定频率和功率下进行无线扫描从而实现位置估计的方法，但是，该方法只有在众多无线扫描节点參与扫描的条件下才能实现位置估计。而真实的无线网络的节点密度通常很难满足该方法的要求。为了降低无线成像方法中对无线扫描节点密度的要求，Kanso和Rabbat提出ー种基于压缩感知技术的无线成像方法。“作者M. A. Kanso and M. G. Rabbat,论文名Compressed RF tomography for wireless sensor networks: centralized anddecentralized approaches, 会议Proc. 5th IEEE International Conference onDistributed Computing Sensor System,年份2010,第 173 页至 186 页”。他们提出在算法层面借助于压缩感知算法，从少量观测信息中尽可能的提高位置估计的精度，但是，观测信息的信息量没有任何变化，该方法仅仅通过提高位置估计算法的性能来提高系统的性能，改善程度有限。与上述方法相比，基于多维无线成像的被动无线定位方法从本质上提高了链路观测信息的信息量。多频率、多功率扫描策略不需要增加节点的数量，通过切换各扫描节点的工作频率、发射功率实现了链路多维扫描，从而在不增加无线扫描节点个数的条件下丰富了链路测量信息，为位置估计算法提供了更多的观测信息，进而在较少的网络节点个数的条件下实现了高性能的被动无线定位跟踪。
技术实现思路
本专利技术的目的是提高基于无线成像策略的被动无线定位跟踪技术的性能，在较少的链路节点的条件下实现对无线网络覆盖范围内运动目标的定位跟踪。其特征为通过无线网络节点之间在多个频率及多个发射功率的条件下进行无线链路多维扫描，进而基于各链路接收信号強度的变化情况实现对网络覆盖范围内移动目标的定位跟踪。本专利技术的技术方案该系统主要由无线扫描节点、无线控制节点、通用PC机组成，在通用PC机上完成位置估计。无线扫描节点负责实现节点间的多频率、多功率无线链路扫描；无线通信工作频率可调节，无线通信发射功率可调节，宽带全向天线。采用多频率、多功率实现链路的多维扫描。无线控制节点负责协调网络的工作频率及功率、以及采集各无线链路信号強度信息，并将采集到的信息发送至PC机；无线通信工作频率可调节，无线通信发射功率可调节，宽带全向天线，具有与PC进行数据传输的USB接ロ或者UART接ロ。通用PC机常规PC机，主频IGHz以上，内存256M以上，具有与无线控制节点进行数据传输的USB接ロ或者UART接ロ。 在通用PC机上完成位置估计根据链路強度信息对目标位置进行估计；以无线链路接收信号強度信息作为输入信息，输出估计的目标位置。本专利技术的有益效果在干I)可以在不増加无线扫描节点个数的条件下，以多频率多功率多维扫描策略实现链路扫描，増加链路测量的信息量。2)在较少的无线扫描节点的条件下实现目标的被动无线定位跟踪。附图说明图I为本专利技术的系统结构框图。图中1无线扫描节点；2无线控制节点；3通用PC机；4位置估计算法。具体实施例方式下面结合具体实施例和附图详细阐述本专利技术，但本专利技术并不局限于具体实施例。实施例基于CC2530 的无线扫描节点 I 在频率 2. 405GHz、2. 410GHz、2. 415GHz、2. 420GHz、2.425GHz,2. 430GHz、2. 435GHz、2. 440GHz、2. 445GHz、2. 450GHz、2. 455GHz、2. 460GHz、2.465GHz、2. 470GHz、2. 475GHz、2. 480GHz共16个频率通道进行无线扫描，发射功率为0dBm、ldBm、3dBm、5dBm共4种功率，8个无线扫描节点I在上述频率及功率下进行多维链路扫描；8个无线扫描节点I放置在8mX8m矩形区域的四边，每边间隔4m放置ー个无线扫描节点I。基于CC2530的无线控制节点2侦听各链路的无线信号信息，并将各链路的接收信号強度信息送至通用PC机3 ;基于粒子滤波的位置估计算法4以多维链路测量信息作为输入，基于随机游动模型进行粒子位置预测，基于上述多维链路測量信息以及指数模型进行粒子权值的计算，最后，将加权粒子作为目标位置的概率密度分布，将粒子加权质心作为目标的估计位置输出至通用PC机3屏幕。测试表明采用多维测量后的平均位置估计误差为O.7m，而仅采用单ー频率及单一功率的平均位置估计误差为O. 96m。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于多维无线成像的被动无线定位方法，该系统主要有无线扫描节点，无线控制节点，通用PC机，在通用PC机完成位置估计；其特征在于：无线扫描节点：无线扫描节点负责实现节点间的多频率、多功率无线链路扫描；无线通信工作频率可调节，无线通信发射功率可调节，宽带全向天线；采用多频率、多功率实现链路的多维扫描；无线控制节点：无线控制节点负责协调网络的工作频率及功率、以及采集各无线链路信号强度信息，并将采集到的信息发送至PC机；无线通信工作频率可调节，无线通信发射功率可调节，宽带全向天线，具有与PC进行数据传输的USB接口或者UART接口；通用PC机：常规PC机，主频1GHz以上，内存256M以上，具有与无线控制节点进行数据传输的USB接口或者UART接口；在通用PC机上进行位置估计：根据链路强度信息对目标位置进行估计；以无线链路接收信号强度信息作为输入信息，输出估计的目标位置。
【技术特征摘要】
1.一种基于多维无线成像的被动无线定位方法，该系统主要有无线扫描节点，无线控制节点，通用PC机，在通用PC机完成位置估计；其特征在于 无线扫描节点无线扫描节点负责实现节点间的多频率、多功率无线链路扫描；无线通信工作频率可调节，无线通信发射功率可调节，宽带全向天线；采用多频率、多功率实现链路的多维扫描； 无线控制节点无线控制节点负责协调网络的工作频率及功率、以及采集各无线链路信号強度信息，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王洁，高庆华，王洪玉，孙立奎，吴立飞，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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