一種基于接收信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)距方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于接收信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)距方法及系統(tǒng)，其包括如下步驟：在測(cè)量帶寬上等間隔選取通信節(jié)點(diǎn)發(fā)射測(cè)量信號(hào)時(shí)依次使用的載波頻率，得到測(cè)量頻率序列；發(fā)射節(jié)點(diǎn)按照測(cè)量頻率序列發(fā)射測(cè)量信號(hào);盲節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)在各測(cè)量頻率上完成RSS測(cè)量，得到與測(cè)量頻率序列對(duì)應(yīng)的RSS序列；用測(cè)量頻率的平方加權(quán)盲節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)測(cè)量頻率上測(cè)得的RSS值，得到F2WRSS序列；根據(jù)盲節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)的F2WRSS序列，使用距離估計(jì)算法確定盲節(jié)點(diǎn)到發(fā)射節(jié)點(diǎn)的距離。采用本發(fā)明的方法，能夠快速、準(zhǔn)確地測(cè)定地面布設(shè)的大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的距離。
【專利說明】一種基于接收信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)距方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線電測(cè)距【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種用于地面布設(shè)的大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)測(cè)距定位的基于接收信號(hào)強(qiáng)度的無線電測(cè)距方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]位置信息已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)的關(guān)鍵基礎(chǔ)信息，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防科技和日常生活中發(fā)揮著重要的作用。定位技術(shù)通常分為兩大類:基于測(cè)距的定位和非測(cè)距的定位。非測(cè)距的定位依靠節(jié)點(diǎn)間的連接信息來推測(cè)節(jié)點(diǎn)位置信息，定位精度不高?；跍y(cè)距的定位一般基于某種距離量的測(cè)量來確定位置信息，通常定位精度較高，因此更適用提供高精度的位置服務(wù)。
[0003]在各種支持高精度定位的測(cè)距方法中，GPS等基于到達(dá)時(shí)間測(cè)距(TOA)對(duì)時(shí)鐘同步精度有很高要求；到達(dá)角度測(cè)距(AOA)則需要多個(gè)天線陣元。因此，這些測(cè)量方法會(huì)顯著增加通信節(jié)點(diǎn)的尺寸、功耗或制造成本。接收信號(hào)強(qiáng)度(RSS)在正常通信過程中可直接由射頻芯片中的RSSI寄存器中讀出，用RSS進(jìn)行測(cè)距不會(huì)增加能耗，也無需改動(dòng)硬件，是一種簡(jiǎn)單的、低成本的測(cè)距方法。因此，基于RSS的測(cè)距和定位方法特別適合于大規(guī)模無線傳感網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的測(cè)距定位。
[0004]基于RSS的測(cè)距系統(tǒng)包含三種節(jié)點(diǎn)，其中，發(fā)射節(jié)點(diǎn)是測(cè)量信號(hào)的發(fā)射方，位置是已知的，通常也被稱作錨節(jié)點(diǎn)；參考節(jié)點(diǎn)是到錨節(jié)點(diǎn)距離已知的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，是測(cè)量信號(hào)的接收方之一；盲節(jié)點(diǎn)是到發(fā)射節(jié)點(diǎn)距離未知的待測(cè)距節(jié)點(diǎn)，是測(cè)量信號(hào)的主要接收方。傳統(tǒng)的RSS測(cè)距方法(以下簡(jiǎn)稱方法一)基于無線電信號(hào)的傳播模型，可用公式表示如下:
【權(quán)利要求】
1.一種基于接收信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)距方法，其特征在于，包括如下步驟: 10)配置測(cè)量頻率序列:在測(cè)量帶寬上等間隔分布通信節(jié)點(diǎn)發(fā)射測(cè)量信號(hào)時(shí)依次使用的載波頻率，得到測(cè)量頻率序列； 20)發(fā)射測(cè)量信號(hào):發(fā)射節(jié)點(diǎn)按照測(cè)量頻率序列依次發(fā)射測(cè)量信號(hào)； 30)獲取RSS序列:盲節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)在各測(cè)量頻率上完成RSS測(cè)量，得到與測(cè)量頻率序列對(duì)應(yīng)的RSS序列； 40)獲取F2WRSS序列:用測(cè)量頻率的平方加權(quán)盲節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)測(cè)量頻率上測(cè)得的RSS值，得到F2WRSS序列； 50)確定節(jié)點(diǎn)間距離:根據(jù)盲節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)的F2WRSS序列，使用距離估計(jì)算法確定盲節(jié)點(diǎn)到發(fā)射節(jié)點(diǎn)的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于接收信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)距方法，其特征在于，所述配置測(cè)量頻率序列(10)步驟中，測(cè)量頻率序列表示為:
fi = f0+i Δ f, i = O, I,..., N-1 ； 其中，f0為起始頻率，N為總的測(cè)量頻率個(gè)數(shù)，Λ f為相鄰載波頻率的間隔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于接收信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)距方法，其特征在于，所述獲取RSS序列(30)步驟包括: 31)盲節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)在各測(cè)量頻率上完成與發(fā)射節(jié)點(diǎn)的RSS測(cè)量； 32)獲取盲節(jié)點(diǎn)與測(cè)量頻率序列對(duì)應(yīng)的RSS序列:
Pi, i = 0，1，...，Ν-1， 33)獲取參考節(jié)點(diǎn)與測(cè)量頻率序列對(duì)應(yīng)的RSS序列:
P0 i，i = 0，1，...，N-10
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于接收信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)距方法，其特征在于，所述獲取F2WRSS序列(40)包括: 41)用測(cè)量頻率的平方加權(quán)盲節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)測(cè)量頻率上測(cè)得的RSS值，得到F2WRSS序列:
Si = A2Pi, i = O, I,..., N-1 ； 42)用測(cè)量頻率的平方加權(quán)參考節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)測(cè)量頻率上測(cè)得的RSS值，得到F2WRSS序列:
Scu = fi2Po,i^ i = 0，1，...，N-10
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于接收信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)距方法，其特征在于，所述確定節(jié)點(diǎn)間距離(50)步驟是采用距離估計(jì)算法確定盲節(jié)點(diǎn)到發(fā)射節(jié)點(diǎn)的距離，即
【文檔編號(hào)】H04B17/00GK103592624SQ201310593986
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】張騁, 齊望東, 劉鵬, 賀建民 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍理工大學(xué)