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专利号: 2020101101096
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种环境自适应指纹库的二次构建方法,其特征在于,按照以下步骤实施:

步骤1:在无干扰环境下,进行蓝牙模块Shadowing阴影传播模型的最小二乘法拟合,具体过程是,根据蓝牙信号Shadowing阴影传播模型,待测节点读取锚节点信号强度RSSI的理论值表达为:Rssi=T+10vlg(d)  (1)其中,d为待测节点与锚节点间的实际距离;v为受环境影响的路径损耗因子;T为单位距离处的信号强度RSSI值,在无干扰环境中,固定一个锚节点,沿直线移动待测节点,在不同位置处采集RSSI信号进行卡尔曼滤波处理后求均值,得到一组不同距离、RSSI值(d0,Rssi),代入式(1),利用最小二乘法可拟合v,完成对该蓝牙模块Shadowing阴影传播模型的参数拟合;

步骤2:无干扰环境下,构建初始指纹库Z0,具体过程是,

在三个锚节点最小单位的定位空间中,A,B,C分别是一个锚节点,在该定位空间均匀设置n个指纹点K=(k1,k2,k3,…kn),设该三个锚节点坐标分别为A(xA,yA)、B(xB,yB)、C(xC,yC),第i个指纹点的坐标为ki(xi,yi),则第i个指纹点与上述三个锚节点的距离为具体表达式如下:得到n个指纹点到上述三个锚节点的距离KD=(kd1,kd2,kd3,…kdn);再由蓝牙模块Shadowing阴影传播模型式(1),得到n个指纹点到三个锚节点的初始RSSI值为KRssi0=(kRssi01,kRssi02,…,kRssi0n),其中, 表示第i个指纹点到三个锚节点的

初始RSSI值,由此得到有n个指纹点的基础指纹库Z0=KRssi0;

步骤3:在实际工况下,实测关键指纹点的RSSI值GRssi1,得到RSSI环境差异向量ΔGRssi1,具体过程是,根据实际工况的干扰情况,选取能够代表整个定位空间环境因素的关键指纹点,在定位空间中选择m个关键指纹点G=(g1,g2,g3,…gm),该m个关键指纹点应该是基础指纹库中的指纹点,即G∈K;

测量出该m个关键指纹点的实测RSSI值,记为GRssi1=(gRssi11,gRssi12,…,gRssi1m),其中第i个关键指纹点分别到三个锚节点A、B、C的实测值为定义关键指纹点的RSSI环境差异值向量为ΔGRssi1=GRssi1‑GRssi0=(ΔgRssi11,ΔgRssi12,…,ΔgRssi1m),其中,GRssi1为关键指纹点的实测RSSI值,GRssi0为关键指纹点无干扰环境初始RSSI值GRssi0∈KRssi0;则第i个关键指纹点的RSSI环境差异值为步骤4:计算初始指纹库Z0的修正向量Ke,得到环境自适应指纹库Z1,具体过程是,设初始指纹库Z0的修正向量为Ke=(ke1,ke2,…,ken),初始指纹库Z0二次修正后指纹点的修正后的RSSI值为KRssi2=KRssi0+Ke=(kRssi21,kRssi22,…kRssi2n),得到环境自适应指纹库Z1=KRssi2;

第i个指纹点的RSSI修正量为 则第i个指纹点修正后的RSSI值

为:kRssi2i=kRssi0i+kei  (2)

修正向量为Ke=(ke1,ke2,…,ken)中的m个关键指纹点修正量即为关键点的RSSI环境差异值;其它指纹点的RSSI修正量根据定位空间的干扰情况计算,按弱干扰与强干扰两类分别计算,按弱干扰与强干扰两类分别计算,具体方式如下:

方式1)如果三个锚节点最小单位的定位空间为弱干扰环境,则该定位空间指纹点的修正量与指纹点到锚节点的距离d成线性关系,采用线性修正算法,修正量为:kei=Q*kdi+P(3)其中, 为第i个指纹点的修正量; 为第i个指纹点

到三个锚节点的距离;Q以及P为常数;

Q以及P的计算方法为:m个关键指纹点到三个锚节点的距离为GD=(gd1,gd2,…gdm),m个关键指纹点的RSSI修正量为ΔGRssi1=(ΔgRssi11,ΔgRssi12,…,ΔgRssi1m),其中,第i个关键指纹点的距离 修正量将GD以及ΔGRssi1代入式(3),通过最小二乘法拟合得到Q,P;得到Q以及P的数值后,由式(3)得到定位空间初始指纹库Z0的修正向量Ke;

方式2)如果三个锚节点最小单位的定位空间为强干扰环境,指纹点修正向量Ke采用空间相关法计算;以关键指纹点为聚类中心,将定位空间划分成若干个子区域,子区域的数量等于关键指纹点的数量,根据环境干扰的聚类属性,每个关键指纹点的RSSI修正量ΔgRssii即为对应子区域的RSSI修正值,该区域内所有指纹点的修正量均为ΔgRssii,于是,定位空间初始指纹库Z0的修正向量Ke=(ke1,ke2,…kem)=(ΔgRssi1,ΔgRssi2,…ΔgRssim)。