基于四节点RSSI的三维空间定位算法.pdf

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1、计算机测量与控制．２０１６．２４（１）算法、设计与应用ＣｏｍｐｕｔｅｒＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｃｏｎｔｒｏｌ·２２９·文章编号：１６７１－４５９８（２０１６）０１－０２２９－０４ＤＯＩ：１０．１６５２６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－４７６２／ｔｐ．２０１６．０１．０６３中图分类号：ＴＮ９６１文献标识码：Ａ基于四节点ＲＳＳＩ的三维空间定位算法戴晨冲，宋来亮，晁代宏（北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京１００１９１）摘要：针对提高室内三维空间的定位精度和速度的问题

2、，从减少节点数量、建立特定坐标系的角度提出了一种基于四节点和特定坐标系的三维空间定位算法；该算法引入位置相对固定的４个节点，提高解算速度；充分考虑有效反射区对衰减指数影响，根据伯鲁斯特角将天线辐射场区分为叠加加强区和叠加减弱区，建立三维坐标系进行定位，结合信号强度指示（ｒｅｃｅｉｖｅｄｓｉｇｎａｌｓｔｒｅｎｇｔｈｉｎｄｉｃａｔｏｒ，ＲＳ－ＳＩ）衰减模型，在叠加减弱区定位，把三维空间问题转化到二维空间，降低定位算法的复杂度；文中分别阐述方法的原理与验证，结果表明，四节点定位算法的解算速度比降低复杂度（ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ－ｒｅｄｕｃｅｄｔｒｉｌａｔｅｒａｔｉｏｎａｐ

3、ｐｒｏａｃｈ，ＣＯＬＡ）定位算法有较大提高，该算法平均定位误差小于２米。关键词：四节点；三维空间定位；接收信号强度指示；信号衰减模型Ａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒ３ＤＬｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＲＳＳＩｏｆ４ＮｏｄｅｓＤａｉＣｈｅｎｃｈｏｎｇ，ＳｏｎｇＬａｉｌｉａｎｇ，ＣｈａｏＤａｉｈｏｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＯｐｔｏ－ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｉｍｐｒ

4、ｏｖｅｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｉｎｄｏｏｒｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｐａｃｅ．Ｆｒｏｍｔｈｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｏｆｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｎｏｄｅａｎｄｅｓｔａｂｌｉｓｈｃｅｒｔａｉｎｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄａｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒ３ＤｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＲＳＳＩａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆ４Ｗｉ－Ｆｉｎｏｄｅｓ．Ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｏｆｏｕｒｎｏｄｅｓｌｏｃａｔｉｏｎｒｅｌａｔｉ

5、ｖｅｌｙｆｉｘｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｅｃｏｄｉｎｇｓｐｅｅｄ．Ｆｕｌｌｙｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒｅ－ｆｌｅｃｔｉｏｎａｒｅａａｆｆｅｃｔａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅＢｒｅｗｓｔｅｒ＇ｓＡｎｇｌｅ，ａｎｔｅｎｎａｒａｄｉａｔｉｏｎａｒｅａｃａｎｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇａｒｅａａｎｄｓｕｐｅｒ－ｐｏｓｉｔｉｏｎｗｅａｋｅｎｅｄｚｏｎｅ．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔａｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｆｏｒｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｎｄｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈ

6、ｔｈｅＲＳＳＩｍｏｄｅｌ，ｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｉｎｄｏｏｒｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｉｎｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｗｅａｋｅｎｅｄｚｏｎｅ．Ｔｈｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｃｏｎｖｅｒｓｅｓａｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｐａｃｅｐｒｏｂｌｅｍｔｏｔｗｏ－ｄｉｍｅｎ－ｓｉｏｎａｌｓｐａｃｅ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｓｐｅｅｄｏｆｔｈｉｓａｌ－ｇｏｒｉｔ

7、ｈｍｔｈａｎＣＯＬＡｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｇｒｅａｔｌｙ．Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｐｏｓｉｔｉｏｎｅｒｒｏｒｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ２ｍｅｔｅｒｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：４Ｗｉ－Ｆｉｎｏｄｅｓ；３Ｄｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ；ＲＳＳＩ；ｓｉｇｎａｌａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ０引言叠加加强区将三维空间问题转化到二维平面。并采用ＣＣ３２００接收模块进行了大量实验，通过对实验数据的分析验证了算法伴随室内无线电定位技术的发展，基于Ｗｉ－Ｆｉ的定位方的可行性。案受到广泛关注。室内Ｗｉ－Ｆｉ定位分为两类：一类是非测距［１］，即采集室内多节点信号强度构建数据库，通过比对数１有效反射区算法

8、［２］，根