一種基于光源RSSI的選擇加權定位方法技術

4、1)光源信號篩選：光源信號篩選是從眾多發送光源信號中篩選出四個功率最大的來自不同光源的信號，在四個光源中任意取三個，保證三個光源不共線，具體過程為：

5、1-1)室內每個光源發射光信號，接收端接收到n(n>4)個信號，根據信號中的標識信息，計算所有信號的接收功率pr并對功率大小進行排序，按照功率從大到小排序后的信號的光源坐標為ti(xi,yi,h)，i＝1,2…n，h是光源的高度為已知固定數值，并對光源數量進行判斷；

6、1-2)篩選出功率最強的四個信號：t1，t2，t3，t4，并判斷四個光源信號是否滿足任意三點光源是否共線，即判斷四個光源坐標是否同時滿足以下三個條件：

7、a：四個橫坐標xi，i＝1,2,3,4中相等數量小于3；

8、b：四個縱坐標yi，i＝1,2,3,4中相等數量小于3；

9、c：四個xi/yi，i＝1,2,3,4數值中，相等數量小于3；

10、若同時滿足a、b、c三個條件，則t1，t2，t3，t4可進行定位估算，若以上a、b、c三個條件中有一個條件不滿足，則需要將共線的三個光源中最弱的信號與步驟1-1)中排序后的光源t5進行替換，然后再次進行條件判斷，直到找到滿足條件的四個光源；

11、2)修正權重的rssi三角定位：從步驟1)篩選好的四個光源中，每三個組成一組，將四組光源采用修正權重的rssi三角定位算法計算出接收端的四個位置坐標，具體過程為：

12、2-1)經過步驟1)篩選后，獲得四個最優光源的坐標分別為a(x1,y1),b(x2,y2),c(x3,y3),d(x4,y4)，將a,b,c,d四個光源組合成四組：abc,abd,acd,bcd；

13、2-2)采用rssi定位算法：將步驟1-1)中得到的信號接收功率pr與燈源的發射功率pt輸入公式(1)：

14、

15、其中，h為移動接收端所在平面的高度，移動接收設備是水平放置的，為0，得到四個光源與接收端之間的直線距離d；

16、2-3)在步驟2-2)得到的距離會比實際距離大，在步驟2-1)四組光源每組均采用加權質心定位算法修正位置坐標，則每組光源得到的接收端的具體坐標位置為m(x,y,0)有公式(2)：

17、

18、其中，ωi為權重系數，m點具體計算過程為：

19、2-3-1)根據三個光源到接收端之間的距離，然后運用三邊定位算法計算出接收者的位置信息，每個光源位置坐標分別為a(x1，y1，h),b(x2，y2，h)c(x3，y3，h)，并假設接收端移動節點的位置坐標為(x，y，0)，而接收移動節點到a，b，c三個發射光源節點的直線距離為d1，d2和d3，系統中信號的功率會隨著傳輸距離的增加而減小，計算出的距離會偏大，則有：

20、

21、依據公式(3)、公式(4)和公式(5)三個方程求解得和三個交點坐標；

22、2-3-2)基于光源的主次影響程度，p1的權重系數為同理，最終接收端的坐標為：

23、

24、2-4)通過步驟2-3)重復計算步驟2-1)中四組光源四次得出四個具體坐標位置：m1(x1,y1)，m2(x2,y2)，m3(x3,y3)，m4(x4,y4)；

25、3)質心加權估計：采用質心加權精確估計接收端坐標，具體過程為：

26、3-1)基于步驟2)計算出的m1，m2，m3，m4四個坐標，采用質心加權算法對m(x,y)坐標進行精確估計：

27、

28、w1，w2，w3，w4為加權因子，加權因子分別為：

29、

30、其中，k為衰減系數，取負值；

31、3-2)最后輸出接收端坐標m(x,y)。

32、本技術方案針對可見光定位實際使用中出現的光源反射干擾和傳輸距離誤差問題，先采用強功率信號選擇的方式過濾掉一部分接收功率較小的信號，過濾掉反射分量，從而增加直射分量的占比，并篩選光源使其任意三個光源不共線，可以有效降低定位誤差；其次，接收端通過四點光源進行定位，將其中任意三個光源組成一組，分為四組，并通過改進權重基于發光源的主次影響程度相應縮小由于傳輸距離引起的誤差，最后每個坐標值乘以相應的加權因子，然后相加得到最終的位置坐標，加權因子與傳輸距離大小相關，距離越近加權因子越大，采用減小環境因素對信號波動的影響以此進一步提高定位精度。

33、這種方法能縮小可見光定位在實際使用中出現的光源反射干擾和傳輸距離誤差帶來的定位誤差，減小環境因素對信號波動的影響，提高定位精度，并能在fpga硬件平臺實現，具有實用性。