RSSI与模式匹配相结合的无源定位方法

摘要

本发明公开了一种RSSI与模式匹配相结合的无源定位方法，主要解决在无线传感器网络中，现有无源定位方法由于多径效应影响定位精度较低的问题。其方法是：(1)将网络规则网格化，以单脉冲信号探测信道，计算该信道的衰落特征值；(2)根据各接收机的平均接收信号强度大小及相对位置选择4个参考接收机；(3)定位时，任选其中两个接收机，计算二者的平均接收信号强度差值ΔPr，及网格到二者的衰落特征差值ΔLoss；(4)将所有网格的衰落特征差值ΔLoss与平均接收信号强度差值的相反数-ΔPr进行匹配；(5)重复步骤(3)-(4)三次，将平均匹配程度最高的网格的中心作为定位结果。本发明在多径效应影响下仍能保证较高精度，提高了现有定位方法的精度，可用于城区环境中无线传感器网络的无源定位。

主权项

1.一种RSSI与模式匹配相结合的无源定位方法，包括如下步骤：(1)将网络规则网格化，对每一个网格都以单脉冲信号探测网格中心到接收天线的信道，发射功率为P_t，接收端接收到m个由不同路径传输的信号，计算信道的衰落特征值Loss(dB)：$\mathrm{Loss}\left(\mathrm{dB}\right)=10\lg \frac{P_t·G_t}{\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}{P}_{\mathrm{ri}}·G_t}$其中：P_r1、P_r2、L L、P_rm分别表示m个接收信号的接收信号强度；G_t、G_r分别表示发射天线和接收天线增益；(2)按照网络中各接收机平均接收信号强度由大到小的顺序为接收机排序，选择前4个接收机作为参考接收机，要求其中不存在任意三个接收机在同一条直线上，否则该直线上的三个接收机中平均接收信号强度最小的接收机被替换为顺序中下一位的接收机，依次递推，直至满足要求为止；(3)定位时进行如下参数计算：3a)在步骤(2)的基础上，任意选取其中两个参考接收机并分别命名为receiver1、receiver2，计算这两个接收机的平均接收信号强度差值ΔP_R：${\mathrm{\Delta P}}_R=\overline{P_{R1}}-\overline{P_{R2}}$其中：分别为这两个接收机的平均接收信号强度，要求平均接收功率的计算时间长度远大于；3b)根据步骤(1)计算的信道的衰落特征值，计算网络中每个网格的衰落特征差值ΔLoss：ΔLoss＝Loss₁-Loss₂其中：Loss₁、Loss₂分别为步骤(1)中计算的网格到接收机receiver1、receiver2的信道的衰落特征值；(4)根据步骤(3)计算的网格的衰落特征差值和接收机的平均接收信号强度差值，计算每个网格的衰落特征差值ΔLoss与平均接收信号强度差值的相反数-ΔP_R的相似度η：$\eta =1-\frac{|\mathrm{\Delta Loss}-\mathrm{\Delta P}|-\min \left(\right|\mathrm{\Delta Loss}-\mathrm{\Delta P}\left|\right)}{\max \left(\right|\mathrm{\Delta Loss}-\mathrm{\Delta P}\left|\right)-\min \left(\right|\mathrm{\Delta Loss}-\mathrm{\Delta P}\left|\right)}$其中：ΔP＝-ΔP_R，即为两参考接收机的平均接收信号强度差值的相反数；max(|ΔLoss-ΔP|)表示网络中所有网格的衰落特征差值ΔLoss与两参考接收机的平均接收信号强度差值的相反数ΔP的最大绝对差值，同理min(|ΔLoss-ΔP|)为最小绝对差值；(5)确定定位结果：5a)重复执行步骤(3)-(4)三次，根据每次执行时计算的网格相似度，计算每个网格的平均相似度$\bar{\eta }=\frac{\underset{j=1}{\overset{3}{\Sigma }}{\eta }_j}{3}$其中：η_j表示第j次执行步骤(3)-(4)时网格的相似度；5b)按照各网格平均相似度从大到小的顺序对所有网格进行排序，取其平均相似度最高的网格的中心为最终的定位结果返回给用户。