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随着通信技术和无线网络的蓬勃发展,人们对无线定位的需求与日俱增。确定用户的位置信息有利于向用户提供方便高效的服务,室内定位作为定位技术研究的一个热点,越来越受到人们的关注。
室内环境相对复杂,信号微弱,且多径、反射现象严重,故要求定位算法对各种误差的鲁棒性要强。对定位精度和安全性的特殊要求,使得室内无线定位技术有着不同于普通定位系统的鲜明特点。因此,定位难度较大。目前常见的方法就是在室内环境下搭建小范围的定位网络。
本文就是在ZigBee网络定位平台上,开发适用的定位算法,探索能够实现建筑物内人员精确定位的理论和实现技术。重点研究了基于信号强度的定位算法的关键技术和功能实现。主要有以下几个方面的研究成果:
1、研究各种经典定位算法和室内无线传播模型,通过实测实验比较了模型中不同参数对RSSI测距的影响,采用曲线拟合的方法对模型的参数进行了优化,得到了适合本文定位系统的距离损耗模型,减小了测距误差。
2、针对初始获得的信号强度值存在较大误差的问题,采用滤波算法对RSSI进行滤波处理。考虑当前时刻状态和前一时刻状态存在的相互关系,引入速度常量。节点的匀速运动会导致信号强度的恒定变化率,从而达到对RSSI滤波的目的,进一步减小了误差。将处理后的RSSI带入距离损耗模型,得到滤波后的距离。
3、在确立了模型的基础上,提出一种基于三边测量和Taylor级数展开的定位算法。首先利用三边测量法计算出一个估计坐标,作为Taylor级数展开的循环初值。然后用Taylor级数展开距离差,进行矩阵计算,并反复迭代求精,直到误差满足预先设定的门限,得出最终的位置坐标。对算法进行了软件实现,仿真结果表明算法具有优越性。
4、结合TI公司的CC2431ZDK定位系统开发平台,以实验室和走廊为应用场景进行实测实验,完成了定位算法的实现。比较两种算法的定位效果,实验结果令人满意,定位精度得到了提高,证明了本文算法的优越性。