本發(fā)明涉及通訊技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于zigbee技術(shù)的室內(nèi)定位方法。

背景技術(shù)：

在室內(nèi)環(huán)境無法使用衛(wèi)星定位時(shí)，使用室內(nèi)定位技術(shù)作為衛(wèi)星定位的輔助定位，解決衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)地面時(shí)較弱、不能穿透建筑物的問題。最終定位物體當(dāng)前所處的位置。

除通訊網(wǎng)絡(luò)的蜂窩定位技術(shù)外，常見的室內(nèi)無線定位技術(shù)還有：wi-fi、藍(lán)牙、紅外線、超寬帶、rfid、zigbee和超聲波。

zigbee是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù)。它介于rfid和藍(lán)牙之間，可以通過傳感器之間的相互協(xié)調(diào)通信進(jìn)行設(shè)備的位置定位。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器，所以zigbee最顯著的技術(shù)特點(diǎn)是它的低功耗和低成本。其主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種基于zigbee技術(shù)的室內(nèi)定位方法，包括：

s1：判斷待測(cè)節(jié)點(diǎn)屬于哪個(gè)三角形區(qū)域的待測(cè)節(jié)點(diǎn)分區(qū)；

s2：在每個(gè)三角形區(qū)域內(nèi)迭代計(jì)算待測(cè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。

進(jìn)一步的，在所述的基于zigbee技術(shù)的室內(nèi)定位方法中，所述s1具體包括以下步驟：

s11：判斷所有待測(cè)節(jié)點(diǎn)是否都已添加，若有沒有添加的，則該待測(cè)節(jié)點(diǎn)接收所有錨點(diǎn)廣播的信標(biāo)信號(hào)，直至全部添加完成；

s12：依次計(jì)算待測(cè)節(jié)點(diǎn)與各錨點(diǎn)的連通度并從大到小排序；并選取前兩個(gè)錨點(diǎn)做三角形的兩個(gè)頂點(diǎn)；

s13：判斷第三個(gè)連通度與第四個(gè)連通度的大小，如不相等則選第三個(gè)錨點(diǎn)，如相等則選任意一個(gè)錨點(diǎn)；做三角形的第三個(gè)定點(diǎn)；

s14：把待測(cè)節(jié)點(diǎn)按三角形區(qū)域分類加入到待測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)組中。

進(jìn)一步的，在所述的基于zigbee技術(shù)的室內(nèi)定位方法中，在s14后還包括步驟：再次判斷所有待測(cè)節(jié)點(diǎn)是否都添加完成，若都完成則結(jié)束。

進(jìn)一步的，在所述的基于zigbee技術(shù)的室內(nèi)定位方法中，所述s2具體包括以下步驟：

s21：三角形區(qū)域內(nèi)所有待測(cè)節(jié)點(diǎn)接收這個(gè)三角形三個(gè)錨點(diǎn)的信標(biāo)信號(hào)，并計(jì)算連通度；

s22：將所述連通度與閾值進(jìn)行比對(duì)；當(dāng)有多個(gè)待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值時(shí)則選取滿足度最高的待測(cè)節(jié)點(diǎn)；當(dāng)有相同待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值時(shí)則選取任意一個(gè)待測(cè)節(jié)點(diǎn)；當(dāng)沒有待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值時(shí)則選取滿足度最高的待測(cè)節(jié)點(diǎn)；

s23：當(dāng)為有多個(gè)待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值或有相同待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值的情況時(shí)，采用質(zhì)心算法計(jì)算待測(cè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)；當(dāng)為沒有待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值時(shí)，采用三邊法計(jì)算待測(cè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。

s24：這個(gè)節(jié)點(diǎn)作為迭代的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，添加該待測(cè)節(jié)點(diǎn)到坐標(biāo)已知數(shù)組，從待測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)組中刪除這個(gè)節(jié)點(diǎn)；

s25：計(jì)算該三角形中其它待測(cè)節(jié)點(diǎn)與該第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)，并進(jìn)行排序；

s26：判斷有無待測(cè)節(jié)點(diǎn)，如果有選跳數(shù)最小待測(cè)節(jié)點(diǎn)用極大似然法計(jì)算其坐標(biāo)；將新計(jì)算出坐標(biāo)的節(jié)點(diǎn)到坐標(biāo)已知數(shù)組，從待測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)組中刪除這個(gè)節(jié)點(diǎn)；

s27：再次判斷有無待測(cè)節(jié)點(diǎn)，如果沒有則完成所有待測(cè)節(jié)點(diǎn)迭代計(jì)算，進(jìn)行結(jié)果顯示。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種基于zigbee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)，包括：

判斷模塊，用于判斷待測(cè)節(jié)點(diǎn)屬于哪個(gè)三角形區(qū)域的待測(cè)節(jié)點(diǎn)分區(qū)；

待測(cè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)模塊，用于在每個(gè)三角形區(qū)域內(nèi)迭代計(jì)算待測(cè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。

進(jìn)一步的，在所述的基于zigbee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)中，所述判斷模塊包括：

添加模塊，用于判斷所有待測(cè)節(jié)點(diǎn)是否都已添加，若有沒有添加的，則該待測(cè)節(jié)點(diǎn)接收所有錨點(diǎn)廣播的信標(biāo)信號(hào)，直至全部添加完成；

第一第二頂點(diǎn)模塊，用于依次計(jì)算待測(cè)節(jié)點(diǎn)與各錨點(diǎn)的連通度并從大到小排序；并選取前兩個(gè)錨點(diǎn)做三角形的兩個(gè)頂點(diǎn)；

第三頂點(diǎn)模塊，用于判斷第三個(gè)連通度與第四個(gè)連通度的大小，如不相等則選第三個(gè)錨點(diǎn)，如相等則選任意一個(gè)錨點(diǎn)；做三角形的第三個(gè)定點(diǎn)；

待測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)組模塊，用于把待測(cè)節(jié)點(diǎn)按三角形區(qū)域分類加入到待測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)組中。

進(jìn)一步的，在所述的基于zigbee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)中，還包括再次添加模塊，用于再次判斷所有待測(cè)節(jié)點(diǎn)是否都添加完成，若都完成則結(jié)束。

進(jìn)一步的，在所述的基于zigbee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)中，所述待測(cè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)模塊包括：

連通度模塊，用于三角形區(qū)域內(nèi)所有待測(cè)節(jié)點(diǎn)接收這個(gè)三角形三個(gè)錨點(diǎn)的信標(biāo)信號(hào)，并計(jì)算連通度；

閾值比對(duì)模塊，用于將所述連通度與閾值進(jìn)行比對(duì)；當(dāng)有多個(gè)待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值時(shí)則選取滿足度最高的待測(cè)節(jié)點(diǎn)；當(dāng)有相同待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值時(shí)則選取任意一個(gè)待測(cè)節(jié)點(diǎn)；當(dāng)沒有待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值時(shí)則選取滿足度最高的待測(cè)節(jié)點(diǎn)；

坐標(biāo)模塊，用于當(dāng)為有多個(gè)待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值或有相同待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值的情況時(shí)，采用質(zhì)心算法計(jì)算待測(cè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)；當(dāng)為沒有待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值時(shí)，采用三邊法計(jì)算待測(cè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)；

第一個(gè)節(jié)點(diǎn)模塊，用于這個(gè)節(jié)點(diǎn)作為迭代的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，添加該待測(cè)節(jié)點(diǎn)到坐標(biāo)已知數(shù)組，從待測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)組中刪除這個(gè)節(jié)點(diǎn)；

排序模塊，用于計(jì)算該三角形中其它待測(cè)節(jié)點(diǎn)與該第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)，并進(jìn)行排序；

新坐標(biāo)模塊，用于判斷有無待測(cè)節(jié)點(diǎn)，如果有選跳數(shù)最小待測(cè)節(jié)點(diǎn)用極大似然法計(jì)算其坐標(biāo)；將新計(jì)算出坐標(biāo)的節(jié)點(diǎn)到坐標(biāo)已知數(shù)組，從待測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)組中刪除這個(gè)節(jié)點(diǎn)；

顯示模塊，用于再次判斷有無待測(cè)節(jié)點(diǎn)，如果沒有則完成所有待測(cè)節(jié)點(diǎn)迭代計(jì)算，進(jìn)行結(jié)果顯示。

本發(fā)明結(jié)合已有的質(zhì)心算法與abc算法無線定位算法，針對(duì)質(zhì)心算法的特性定位精度高和abc算法是定位成本低的特點(diǎn)提出了一種改進(jìn)定位方法。這種方法可以在降低質(zhì)心算法的成本的同時(shí)，控制abc算法的定位精度在系統(tǒng)可接受范圍內(nèi)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于zigbee技術(shù)的室內(nèi)定位方法流程圖；

圖2為本發(fā)明判斷待測(cè)節(jié)點(diǎn)屬于哪個(gè)三角形區(qū)域的待測(cè)節(jié)點(diǎn)分區(qū)流程圖；

圖3為本發(fā)每個(gè)三角形區(qū)域內(nèi)迭代計(jì)算待測(cè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的流程圖；

圖4為abc算法測(cè)試結(jié)果示意圖；

圖5為本發(fā)明試驗(yàn)結(jié)果示意圖；

圖6為質(zhì)心算法和本發(fā)明誤差對(duì)比圖；

圖7為abc算法和本發(fā)明誤差對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例并結(jié)合附圖說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同的具體實(shí)例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于zigbee技術(shù)的室內(nèi)定位方法，包括：

s1：判斷待測(cè)節(jié)點(diǎn)屬于哪個(gè)三角形區(qū)域的待測(cè)節(jié)點(diǎn)分區(qū)；

具體來說，如圖2所示，所述s1具體包括以下步驟：

s11：判斷所有待測(cè)節(jié)點(diǎn)是否都已添加，若有沒有添加的，則該待測(cè)節(jié)點(diǎn)接收所有錨點(diǎn)廣播的信標(biāo)信號(hào)，直至全部添加完成；

s12：依次計(jì)算待測(cè)節(jié)點(diǎn)與各錨點(diǎn)的連通度并從大到小排序；并選取前兩個(gè)錨點(diǎn)做三角形的兩個(gè)頂點(diǎn)；

s13：判斷第三個(gè)連通度與第四個(gè)連通度的大小，如不相等則選第三個(gè)錨點(diǎn)，如相等則選任意一個(gè)錨點(diǎn)；做三角形的第三個(gè)定點(diǎn)；

s14：把待測(cè)節(jié)點(diǎn)按三角形區(qū)域分類加入到待測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)組中。

s15：再次判斷所有待測(cè)節(jié)點(diǎn)是否都添加完成，若都完成則結(jié)束。

s2：在每個(gè)三角形區(qū)域內(nèi)迭代計(jì)算待測(cè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。

具體來說，如圖3所示，所述s2具體包括以下步驟：

s21：三角形區(qū)域內(nèi)所有待測(cè)節(jié)點(diǎn)接收這個(gè)三角形三個(gè)錨點(diǎn)的信標(biāo)信號(hào)，并計(jì)算連通度；

s22：將所述連通度與閾值進(jìn)行比對(duì)；當(dāng)有多個(gè)待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值時(shí)則選取滿足度最高的待測(cè)節(jié)點(diǎn)；當(dāng)有相同待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值時(shí)則選取任意一個(gè)待測(cè)節(jié)點(diǎn)；當(dāng)沒有待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值時(shí)則選取滿足度最高的待測(cè)節(jié)點(diǎn)；

s23：當(dāng)為有多個(gè)待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值或有相同待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值的情況時(shí)，采用質(zhì)心算法計(jì)算待測(cè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)；當(dāng)為沒有待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值時(shí)，采用三邊法計(jì)算待測(cè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。

s24：這個(gè)節(jié)點(diǎn)作為迭代的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，添加該待測(cè)節(jié)點(diǎn)到坐標(biāo)已知數(shù)組，從待測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)組中刪除這個(gè)節(jié)點(diǎn)；

s25：計(jì)算該三角形中其它待測(cè)節(jié)點(diǎn)與該第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)，并進(jìn)行排序；

s26：判斷有無待測(cè)節(jié)點(diǎn)，如果有選跳數(shù)最小待測(cè)節(jié)點(diǎn)用極大似然法計(jì)算其坐標(biāo)；將新計(jì)算出坐標(biāo)的節(jié)點(diǎn)到坐標(biāo)已知數(shù)組，從待測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)組中刪除這個(gè)節(jié)點(diǎn)；

s27：再次判斷有無待測(cè)節(jié)點(diǎn)，如果沒有則完成所有待測(cè)節(jié)點(diǎn)迭代計(jì)算，進(jìn)行結(jié)果顯示。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種基于zigbee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)，包括：判斷模塊和待測(cè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)模塊；其中，

所述判斷模塊，用于判斷待測(cè)節(jié)點(diǎn)屬于哪個(gè)三角形區(qū)域的待測(cè)節(jié)點(diǎn)分區(qū)；

具體來說，所述判斷模塊包括：

添加模塊，用于判斷所有待測(cè)節(jié)點(diǎn)是否都已添加，若有沒有添加的，則該待測(cè)節(jié)點(diǎn)接收所有錨點(diǎn)廣播的信標(biāo)信號(hào)，直至全部添加完成；

第一第二頂點(diǎn)模塊，用于依次計(jì)算待測(cè)節(jié)點(diǎn)與各錨點(diǎn)的連通度并從大到小排序；并選取前兩個(gè)錨點(diǎn)做三角形的兩個(gè)頂點(diǎn)；

第三頂點(diǎn)模塊，用于判斷第三個(gè)連通度與第四個(gè)連通度的大小，如不相等則選第三個(gè)錨點(diǎn)，如相等則選任意一個(gè)錨點(diǎn)；做三角形的第三個(gè)定點(diǎn)；

待測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)組模塊，用于把待測(cè)節(jié)點(diǎn)按三角形區(qū)域分類加入到待測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)組中。

再次添加模塊，用于再次判斷所有待測(cè)節(jié)點(diǎn)是否都添加完成，若都完成則結(jié)束。

所述待測(cè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)模塊，用于在每個(gè)三角形區(qū)域內(nèi)迭代計(jì)算待測(cè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。

具體來說，所述待測(cè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)模塊包括：

連通度模塊，用于三角形區(qū)域內(nèi)所有待測(cè)節(jié)點(diǎn)接收這個(gè)三角形三個(gè)錨點(diǎn)的信標(biāo)信號(hào)，并計(jì)算連通度；

閾值比對(duì)模塊，用于將所述連通度與閾值進(jìn)行比對(duì)；當(dāng)有多個(gè)待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值時(shí)則選取滿足度最高的待測(cè)節(jié)點(diǎn)；當(dāng)有相同待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值時(shí)則選取任意一個(gè)待測(cè)節(jié)點(diǎn)；當(dāng)沒有待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值時(shí)則選取滿足度最高的待測(cè)節(jié)點(diǎn)；

坐標(biāo)模塊，用于當(dāng)為有多個(gè)待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值或有相同待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值的情況時(shí)，采用質(zhì)心算法計(jì)算待測(cè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)；當(dāng)為沒有待測(cè)節(jié)點(diǎn)滿足閾值時(shí)，采用三邊法計(jì)算待測(cè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)；

第一個(gè)節(jié)點(diǎn)模塊，用于這個(gè)節(jié)點(diǎn)作為迭代的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，添加該待測(cè)節(jié)點(diǎn)到坐標(biāo)已知數(shù)組，從待測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)組中刪除這個(gè)節(jié)點(diǎn)；

排序模塊，用于計(jì)算該三角形中其它待測(cè)節(jié)點(diǎn)與該第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)，并進(jìn)行排序；

新坐標(biāo)模塊，用于判斷有無待測(cè)節(jié)點(diǎn)，如果有選跳數(shù)最小待測(cè)節(jié)點(diǎn)用極大似然法計(jì)算其坐標(biāo)；將新計(jì)算出坐標(biāo)的節(jié)點(diǎn)到坐標(biāo)已知數(shù)組，從待測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)組中刪除這個(gè)節(jié)點(diǎn)；

顯示模塊，用于再次判斷有無待測(cè)節(jié)點(diǎn)，如果沒有則完成所有待測(cè)節(jié)點(diǎn)迭代計(jì)算，進(jìn)行結(jié)果顯示。

【實(shí)施例】

設(shè)置場(chǎng)景為一地下停車場(chǎng)，在該停車場(chǎng)內(nèi)隨機(jī)設(shè)置了25個(gè)待測(cè)節(jié)點(diǎn)。待測(cè)節(jié)點(diǎn)的分布情況如圖4和圖5中的圓形節(jié)點(diǎn)所示。在保持這25個(gè)待測(cè)節(jié)點(diǎn)位置不變的情況下分別利用abc算法，質(zhì)心算法和本發(fā)明對(duì)這25個(gè)待測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，對(duì)其結(jié)果進(jìn)行比較。在本發(fā)明中根據(jù)確定兩個(gè)參數(shù)值的步驟，先采用連通度閾值為95％，三角形區(qū)域邊長(zhǎng)為10米來進(jìn)行第一次實(shí)驗(yàn)，之后以3％為量度降低連通度閾值，以5米為量度加長(zhǎng)三角形區(qū)域邊長(zhǎng)進(jìn)行迭代。最后確定連通度閾值為89％(迭代2次)，每個(gè)三角形區(qū)域的邊長(zhǎng)為50米(迭代8次)。本發(fā)明的錨點(diǎn)分布情況如圖5中菱形節(jié)點(diǎn)所示。

定義em為第m個(gè)待測(cè)節(jié)點(diǎn)的定位誤差，定位得到的待測(cè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為(xm’，ym’)，其真實(shí)坐標(biāo)為(xm，ym)，則各待測(cè)節(jié)點(diǎn)的定位誤差的計(jì)算方法如下面所示，即定位坐標(biāo)與真實(shí)坐標(biāo)間的距離。

定義n為第待測(cè)節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，則整個(gè)系統(tǒng)的定位誤差e的計(jì)算方法如下面公式所示，即各待測(cè)節(jié)點(diǎn)定位誤差的平均數(shù)。

圖6為質(zhì)心算法和本發(fā)明(改進(jìn)算法)誤差對(duì)比、圖7中abc算法和本發(fā)明(改進(jìn)算法)誤差對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明使用質(zhì)心算法需40到50個(gè)錨點(diǎn)才能控制定位誤差在可接受范圍內(nèi)，不能滿足實(shí)際應(yīng)用中對(duì)成本的要求。而本發(fā)明只需7個(gè)錨點(diǎn)，可以滿足實(shí)際應(yīng)用中對(duì)成本的要求。使用abc算法在待測(cè)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)個(gè)超過10個(gè)時(shí)定位誤差急劇增加，不能滿足實(shí)際應(yīng)用中對(duì)定位精度的要求。而改進(jìn)算法的定位誤差基本穩(wěn)定在可接受范圍內(nèi)，能滿足實(shí)際應(yīng)用中對(duì)定位精度的要求。因此得出結(jié)論本發(fā)明確實(shí)在降低了成本的同時(shí)保證了一定的定位精度。

雖然本發(fā)明已以實(shí)施方式揭露如上，然其并不用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。