《一种基于多维无线成像的被动无线定位方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种基于多维无线成像的被动无线定位方法.pdf（5页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102833672 A (43)申请公布日 2012.12.19 C N 1 0 2 8 3 3 6 7 2 A *CN102833672A* (21)申请号 201210239422.5 (22)申请日 2012.07.11 H04W 4/02(2009.01) H04W 64/00(2009.01) (71)申请人大连理工大学 地址 116024 辽宁省大连市凌工路2号 (72)发明人王洁 高庆华 王洪玉 孙立奎 吴立飞 (74)专利代理机构大连理工大学专利中心 21200 代理人李宝元 梅洪玉 (54) 发明名称 一种基于多维无线成像的被动无线定位方法 (57)。
2、 摘要 本发明属于无线通信及无线网络技术应用领 域，涉及一种基于多维无线成像的被动无线定位 方法，其特征为通过无线网络节点之间在多个频 率及多个发射功率的条件下进行无线链路多维扫 描，进而基于各链路接收信号强度的变化情况实 现对网络覆盖范围内移动目标的定位跟踪。系统 由无线扫描节点、无线控制节点、通用PC机、位置 估计算法组成。无线扫描节点负责实现节点间的 多频率、多功率无线链路扫描；无线控制节点负 责协调网络的工作频率及功率、以及采集各无线 链路信号强度信息，并将采集到的信息发送至PC 机；PC机上的位置估计算法根据链路强度信息对 目标位置进行估计。本发明可在较少的无线扫描 节点的环境下实现。
3、无需目标携带任何无线设备的 被动无线定位跟踪。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书2页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页 1/1页 2 1.一种基于多维无线成像的被动无线定位方法，该系统主要有无线扫描节点，无线控 制节点，通用PC机，在通用PC机完成位置估计；其特征在于： 无线扫描节点：无线扫描节点负责实现节点间的多频率、多功率无线链路扫描；无线 通信工作频率可调节，无线通信发射功率可调节，宽带全向天线；采用多频率、多功率实现 链路的多维扫描； 无线控制节点：无线控制节点负责协调网络的工作频率及功。
4、率、以及采集各无线链路 信号强度信息，并将采集到的信息发送至PC机；无线通信工作频率可调节，无线通信发射 功率可调节，宽带全向天线，具有与PC进行数据传输的USB接口或者UART接口； 通用PC机：常规PC机，主频1GHz以上，内存256M以上，具有与无线控制节点进行数据 传输的USB接口或者UART接口； 在通用PC机上进行位置估计：根据链路强度信息对目标位置进行估计；以无线链路接 收信号强度信息作为输入信息，输出估计的目标位置。 权 利 要 求 书CN 102833672 A 1/2页 3 一种基于多维无线成像的被动无线定位方法 技术领域 0001 本发明属于无线通信及无线网络技术应用领域。
5、，涉及一种基于多维无线成像的被 动无线定位方法，该方法可在无需目标携带无线设备的情况下实现对无线网络覆盖区域内 运动目标的被动定位跟踪。 背景技术 0002 随着无线通信技术与普适计算技术的发展，WLAN、无线传感器网络、GSM网络、3G 通信网络等无线网络已经覆盖到我们生活的每个角落。由于电波的固有特性，当有目标对 某条无线链路造成遮蔽时，该条链路的接收信号强度信息势必会发生变化。基于此，当有多 条无线链路同时存在时，借助各无线链路的接收信号强度信息，可以实现对无线网络覆盖 范围内目标的定位跟踪。 0003 基于无线成像实现被动无线定位跟踪的思路最早由Wilson和Patwari提出。“作 。
6、者：J. Wilson and N. Patwari, 论文名：Radio tomographic imaging with wireless networks, 期刊：IEEE Transactions on Mobile Computing, 年份：2010，第5期，第621 页至632页”。他们提出一种借助于无线扫描节点在某一固定频率和功率下进行无线扫描 从而实现位置估计的方法，但是，该方法只有在众多无线扫描节点参与扫描的条件下才能 实现位置估计。而真实的无线网络的节点密度通常很难满足该方法的要求。 0004 为了降低无线成像方法中对无线扫描节点密度的要求，Kanso和Rabbat提出 。
7、一种基于压缩感知技术的无线成像方法。“作者：M. A. Kanso and M. G. Rabbat, 论 文名：Compressed RF tomography for wireless sensor networks: centralized and decentralized approaches, 会议：Proc. 5th IEEE International Conference on Distributed Computing Sensor System, 年份：2010，第173页至186页”。他们提出在 算法层面借助于压缩感知算法，从少量观测信息中尽可能的提高位置估计的精度，但。
8、是，观 测信息的信息量没有任何变化，该方法仅仅通过提高位置估计算法的性能来提高系统的性 能，改善程度有限。 0005 与上述方法相比，基于多维无线成像的被动无线定位方法从本质上提高了链路观 测信息的信息量。多频率、多功率扫描策略不需要增加节点的数量，通过切换各扫描节点的 工作频率、发射功率实现了链路多维扫描，从而在不增加无线扫描节点个数的条件下丰富 了链路测量信息，为位置估计算法提供了更多的观测信息，进而在较少的网络节点个数的 条件下实现了高性能的被动无线定位跟踪。 发明内容 0006 本发明的目的是提高基于无线成像策略的被动无线定位跟踪技术的性能，在较少 的链路节点的条件下实现对无线网络覆盖。
9、范围内运动目标的定位跟踪。其特征为通过无线 网络节点之间在多个频率及多个发射功率的条件下进行无线链路多维扫描，进而基于各链 路接收信号强度的变化情况实现对网络覆盖范围内移动目标的定位跟踪。 说 明 书CN 102833672 A 2/2页 4 0007 本发明的技术方案： 0008 该系统主要由无线扫描节点、无线控制节点、通用PC机组成，在通用PC机上完成 位置估计。 0009 无线扫描节点：负责实现节点间的多频率、多功率无线链路扫描；无线通信工作 频率可调节，无线通信发射功率可调节，宽带全向天线。采用多频率、多功率实现链路的多 维扫描。 0010 无线控制节点：负责协调网络的工作频率及功率、。
10、以及采集各无线链路信号强度 信息，并将采集到的信息发送至PC机；无线通信工作频率可调节，无线通信发射功率可调 节，宽带全向天线，具有与PC进行数据传输的USB接口或者UART接口。 0011 通用PC机：常规PC机，主频1GHz以上，内存256M以上，具有与无线控制节点进行 数据传输的USB接口或者UART接口。 0012 在通用PC机上完成位置估计：根据链路强度信息对目标位置进行估计；以无线链 路接收信号强度信息作为输入信息，输出估计的目标位置。 0013 本发明的有益效果在于： 0014 1）可以在不增加无线扫描节点个数的条件下，以多频率多功率多维扫描策略实现 链路扫描，增加链路测量的信息。
11、量。 0015 2）在较少的无线扫描节点的条件下实现目标的被动无线定位跟踪。 附图说明 0016 图1为本发明的系统结构框图。 0017 图中：1无线扫描节点；2无线控制节点；3通用PC机；4位置估计算法。 具体实施方式 0018 下面结合具体实施例和附图详细阐述本发明，但本发明并不局限于具体实施例。 0019 实施例： 0020 基于CC2530的无线扫描节点1在频率2.405GHz、2.410GHz、2.415GHz、2.420GHz、 2.425GHz、2.430GHz、2.435GHz、2.440GHz、2.445GHz、2.450GHz、2.455GHz、2.460GHz、 2.46。
12、5GHz、2.470GHz、2.475GHz、2.480GHz共16个频率通道进行无线扫描，发射功率为 0dBm、1dBm、3dBm、5dBm共4种功率，8个无线扫描节点1在上述频率及功率下进行多维链路 扫描；8个无线扫描节点1放置在8m8m矩形区域的四边，每边间隔4m放置一个无线扫描 节点1。基于CC2530的无线控制节点2侦听各链路的无线信号信息，并将各链路的接收信 号强度信息送至通用PC机3；基于粒子滤波的位置估计算法4以多维链路测量信息作为输 入，基于随机游动模型进行粒子位置预测，基于上述多维链路测量信息以及指数模型进行 粒子权值的计算，最后，将加权粒子作为目标位置的概率密度分布，将粒子加权质心作为目 标的估计位置输出至通用PC机3屏幕。测试表明采用多维测量后的平均位置估计误差为 0.7m，而仅采用单一频率及单一功率的平均位置估计误差为0.96m。 说 明 书CN 102833672 A 1/1页 5 图1 说 明 书 附 图CN 102833672 A 。