本發(fā)明涉及一種免攜帶設(shè)備定位方法，是一種由陰影衰落輔助的免攜帶設(shè)備定位方法，屬于無線網(wǎng)絡(luò)中的無線定位技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目標(biāo)的位置信息在很多應(yīng)用中有著很重要的作用，比如基于位置的服務(wù)(LBS)、智能家居以及衛(wèi)生健康等。傳統(tǒng)的定位方法比如攝像頭、WiFi定位以及慣性傳感器等都需要目標(biāo)攜帶一個(gè)定位裝置。在很多情況下，目標(biāo)可能不方便(比如病人)攜帶裝置。最近，免攜帶設(shè)備定位(DFL)的方法得到了很大關(guān)注，它不需要目標(biāo)攜帶任何裝置。它利用的是目標(biāo)導(dǎo)致的鏈路接收信號(hào)強(qiáng)度(RSS)變化，其中RSS可以由環(huán)境中廣泛存在的無線設(shè)備獲得。

目前DFL方法主要分成兩類：無線層析成像(RTI)方法和指紋識(shí)別方法。RTI利用遮擋物造成的RSS衰減成像。而指紋識(shí)別方法需要事先建立一個(gè)RSS指紋數(shù)據(jù)庫，然后將在線的RSS測量值和指紋數(shù)據(jù)庫做模式匹配得到目標(biāo)的位置。和指紋識(shí)別技術(shù)相比，RTI不需要事先建立數(shù)據(jù)庫。但是RTI不適合復(fù)雜的環(huán)境，因?yàn)镽TI的基本假設(shè)是當(dāng)目標(biāo)遮擋鏈路時(shí)，鏈路的RSS發(fā)生較大陰影衰落，這在室內(nèi)環(huán)境下很難成立，而基于指紋識(shí)別的方法不需要這個(gè)限制，因此指紋識(shí)別方法比RTI方法更具有魯棒性。然而在室內(nèi)環(huán)境中，盡管不是所有被目標(biāo)遮擋的鏈路都會(huì)發(fā)生衰減，但是實(shí)際上仍然有一些鏈路發(fā)生較大衰減，尤其是功率較強(qiáng)的鏈路，這些鏈路我們稱為陰影衰落鏈路。陰影衰落鏈路提供了目標(biāo)位置信息，如果在基于指紋識(shí)別方法中考慮陰影衰落，那么定位精度將得到很大的提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種由陰影衰落輔助的免攜帶設(shè)備定位方法。傳統(tǒng)基于指紋識(shí)別的定位方法不關(guān)心RSS變化的根源，通過記錄目標(biāo)在每個(gè)訓(xùn)練位置導(dǎo)致的RSS變化建立一個(gè)RSS指紋數(shù)據(jù)庫，然后在測量階段將在線測量的RSS和指紋數(shù)據(jù)庫作對(duì)比推斷出目標(biāo)的位置。同時(shí)，當(dāng)目標(biāo)位于監(jiān)測區(qū)域中時(shí)，會(huì)出現(xiàn)發(fā)生較大衰減的陰影衰落鏈路。這些陰影衰落一般發(fā)生在目標(biāo)十分靠近鏈路的LOS路徑時(shí)，因此它能夠提供未知目標(biāo)的方向信息。可以采用類似RTI的定位方法，根據(jù)陰影衰落鏈路的交點(diǎn)來確定目標(biāo)的位置。本發(fā)明基于這兩種思想提出一種混合的方法來實(shí)現(xiàn)位置未知目標(biāo)的定位。本發(fā)明所述的陰影衰落輔助的免攜帶設(shè)備定位方法，包括以下步驟：

步驟一：部署無線測量節(jié)點(diǎn)，構(gòu)造監(jiān)測區(qū)域：

將工作在相同頻段且支持相同通信協(xié)議的K個(gè)無線測量節(jié)點(diǎn)構(gòu)成測量節(jié)點(diǎn)陣列且K≥2，將測量節(jié)點(diǎn)陣列、1個(gè)基站節(jié)點(diǎn)放置在一個(gè)2維平面內(nèi)，并且這些節(jié)點(diǎn)具有相同的物理結(jié)構(gòu)，測量節(jié)點(diǎn)陣列包圍的區(qū)域構(gòu)成監(jiān)測區(qū)域D；構(gòu)成測量節(jié)點(diǎn)陣列的K個(gè)測量節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)已知，分別為(x_i,y_i)^T,i∈{1,2,...,K}；K個(gè)測量節(jié)點(diǎn)相互之間構(gòu)成L＝K×(K-1)/2條無線鏈路；基站節(jié)點(diǎn)距離各測量節(jié)點(diǎn)的距離應(yīng)小于測量節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信號(hào)所能傳輸?shù)淖钸h(yuǎn)距離；

步驟二：建立離線RSS指紋數(shù)據(jù)庫：方法包括如下步驟：

步驟2.1：記錄目標(biāo)沒有在監(jiān)測區(qū)域時(shí)鏈路l的RSS值l∈{1,2,...,L}；

步驟2.2：記錄目標(biāo)在監(jiān)測區(qū)域位于每個(gè)訓(xùn)練位置時(shí)各鏈路的RSS：

假設(shè)在監(jiān)測區(qū)域D內(nèi)選擇N個(gè)訓(xùn)練位置，記第n個(gè)訓(xùn)練位置的坐標(biāo)為z_n，并記當(dāng)目標(biāo)位于第n個(gè)訓(xùn)練位置時(shí)，鏈路l的RSS值為r_l,n，n＝1,2…N；

步驟2.3：根據(jù)步驟2.1和2.2記錄的RSS數(shù)據(jù)得到目標(biāo)在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)每個(gè)訓(xùn)練位置的RSS變化量，并建立離線RSS指紋數(shù)據(jù)庫：

目標(biāo)在不同訓(xùn)練位置導(dǎo)致的各鏈路RSS變化為將所有訓(xùn)練位置的各鏈路RSS變化按照矩陣的方式排列，獲得指紋數(shù)據(jù)庫Ψ：

Ψ稱為指紋數(shù)據(jù)庫，它的每一列Ψ_n,n＝1,2...N稱為一個(gè)指紋，即目標(biāo)在第n個(gè)訓(xùn)練位置時(shí)各鏈路的RSS變化；

步驟三：陰影衰落鏈路檢測，包括如下步驟：

步驟3.1：t時(shí)刻當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入監(jiān)測區(qū)域后，靜立于測試位置，所有測量節(jié)點(diǎn)重新測量各鏈路的RSS，記t時(shí)刻第l條鏈路的RSS是r_l(t)，得到t時(shí)刻所有鏈路的RSS變化量向量為Δr(t)＝[Δr₁(t),Δr₂(t),…,Δr_L(t)]^T，其中

為目標(biāo)在t時(shí)刻造成的鏈路l的RSS變化量；

步驟3.2：從RSS變化量向量Δr(t)中篩選出陰影衰落鏈路集合：陰影衰落鏈路集合可以表示為

由上式可知，陰影衰減鏈路需要滿足兩個(gè)條件：

第一個(gè)條件Δr_l(t)＞γ_A，即陰影衰落鏈路的RSS變化量大于閾值γ_A；

第二個(gè)條件衰落電平大于閾值γ_F；其中衰落電平F_l定義為第l條鏈路無遮擋時(shí)測量的RSS與根據(jù)自由空間路徑損耗模型預(yù)測的RSS的差值：

其中P_Ref為任意一對(duì)測量節(jié)點(diǎn)在單位距離即相距1m時(shí)且它們之間無遮擋情況下的接收信號(hào)功率，β為路徑損耗指數(shù)，||p_l-q_l||為構(gòu)成鏈路l的兩個(gè)測量節(jié)點(diǎn)之間的歐式距離；所述自由空間路徑損耗模型是如下公式：

所以P_r(dB)＝P_Ref-10βlg||p_l-q_l||，也就是公式F_l中括號(hào)內(nèi)的部分；P_Ref通過多次測量取平均得到,而路徑損耗指數(shù)β可以根據(jù)不同距離的自由路徑接收功率測量值用估計(jì)的方法得到；閾值γ_F的實(shí)際取值根據(jù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境和鏈路衰減的實(shí)際差別來確定；

步驟四：得到步驟三中篩選出的所有陰影衰落鏈路的陰影衰落區(qū)域的交集，并根據(jù)交集的不同情形選擇定位算法：

步驟4.1：定義為鏈路l的陰影衰落區(qū)域，本發(fā)明中陰影衰落區(qū)域?yàn)橐詷?gòu)成該鏈路的兩測量節(jié)點(diǎn)為焦點(diǎn)的橢圓，所有陰影衰落區(qū)域的相交區(qū)域?yàn)?/p>

步驟4.2：根據(jù)相交區(qū)域的不同情形判斷是否使用陰影衰落鏈路來輔助定位：

陰影衰落區(qū)域的相交關(guān)系分三種情形：

1)當(dāng)時(shí)，即沒有檢測出陰影衰減鏈路，那么用傳統(tǒng)的DFL指紋識(shí)別方法進(jìn)行定位，即根據(jù)t時(shí)刻所有鏈路的RSS變化量向量Δr(t)＝[Δr₁(t),Δr₂(t),…,Δr_L(t)]^T查找步驟二建立的指紋數(shù)據(jù)庫，即將在線測量值與指紋數(shù)據(jù)庫中的值進(jìn)行比較，相似度最高的就判定為目標(biāo)在該訓(xùn)練位置；

2)當(dāng)時(shí)，即只存在一條陰影衰落鏈路或若干不相交的陰影衰落區(qū)域，那么用指紋識(shí)別的方法進(jìn)行定位，但是只有位于陰影衰落區(qū)域內(nèi)的訓(xùn)練樣本才被用來定位目標(biāo)，即根據(jù)t時(shí)刻陰影衰落鏈路的RSS變化量向量查找步驟二建立的指紋數(shù)據(jù)庫中位于陰影衰落區(qū)域內(nèi)的訓(xùn)練位置的RSS變化，獲得相似度最高的訓(xùn)練位置坐標(biāo)作為目標(biāo)所在的位置；

3)當(dāng)時(shí)，即所有陰影衰落鏈路存在一個(gè)共同的相交區(qū)域，那么目標(biāo)的位置可以直接由陰影衰落的相交區(qū)域決定，取該相交區(qū)域的幾何中心作為目標(biāo)位置的估計(jì)。

進(jìn)一步地，

①作為優(yōu)選，根據(jù)步驟4.2判定的結(jié)果，所述情形1對(duì)目標(biāo)的位置進(jìn)行估計(jì)的方法如下：

采用基于概率的估計(jì)方法，目標(biāo)位置估計(jì)表示為

其中為歸一化的概率分布，即z_n為第n個(gè)訓(xùn)練位置的坐標(biāo)，p[Δr(t)|ψ_n]的推導(dǎo)過程如下：

如果t時(shí)刻目標(biāo)恰好位于某個(gè)訓(xùn)練位置上，那么目標(biāo)位置估計(jì)可寫為

其中，p[Δr_l(t)|Δr_l,n]為t時(shí)刻目標(biāo)在第n個(gè)訓(xùn)練位置時(shí)鏈路RSS變化量的先驗(yàn)分布，本發(fā)明假定它服從高斯分布，其中σ²為噪聲方差，即

②作為優(yōu)選，根據(jù)步驟4.2判定的結(jié)果，所述情形2對(duì)目標(biāo)的位置進(jìn)行估計(jì)的方法如下：

定義集合為落在陰影衰落區(qū)域內(nèi)的訓(xùn)練樣本，那么目標(biāo)位置估計(jì)為

其中

③作為優(yōu)選，根據(jù)步驟4.2判定的結(jié)果，所述情形3取相交區(qū)域的幾何中心作為目標(biāo)位置的估計(jì)，對(duì)目標(biāo)的位置進(jìn)行估計(jì)的方法如下：

將監(jiān)測區(qū)域劃分為正方形網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格邊長為Δv，假設(shè)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)有M個(gè)網(wǎng)格并且第m個(gè)網(wǎng)格的中心坐標(biāo)記為e_m；如果令w_lm表示第l條鏈路是否穿過第m個(gè)網(wǎng)格，取值1表示是，取值0表示否，陰影衰落鏈路穿過最為密集的網(wǎng)格為

以|χ|表示符合要求的網(wǎng)格的個(gè)數(shù)，目標(biāo)位置的估計(jì)即為這些網(wǎng)格的幾何中心：

④作為優(yōu)選，步驟1所述無線測量節(jié)點(diǎn)采用TICC2530節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)工作在2.4GHz的ISM頻段并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)都安裝有全向天線。

所述無線測量節(jié)點(diǎn)工作于同一信道且具有相同的發(fā)送功率。

所述無線測量節(jié)點(diǎn)均支持IEEE802.15.4協(xié)議。

對(duì)比傳統(tǒng)基于指紋識(shí)別的DFL方法，本發(fā)明有益效果在于，本發(fā)明提出的由陰影衰落輔助的免攜帶設(shè)備定位方法，將陰影衰落和指紋識(shí)別方法結(jié)合起來，通過在進(jìn)行模式匹配之前進(jìn)行鏈路檢測并根據(jù)鏈路數(shù)目及相交性采取不同的策略。排除了一些非陰影衰落鏈路的影響，并有效利用陰影衰落鏈路輔助指紋識(shí)別，從而使目標(biāo)定位更精確。

附圖說明

圖1：由陰影衰落輔助的免攜帶設(shè)備定位方法的流程圖；

圖2：實(shí)驗(yàn)環(huán)境及節(jié)點(diǎn)布置示意圖

圖3：實(shí)驗(yàn)環(huán)境中訓(xùn)練位置及測試位置的分布；

圖4：衰落區(qū)域的示意圖；

圖5：本發(fā)明與RTI及傳統(tǒng)DFI指紋識(shí)別方法的定位誤差累積分布圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)說明，同時(shí)也敘述了本發(fā)明技術(shù)方案解決的技術(shù)問題及有益效果。本發(fā)明提出的由陰影衰落輔助的免攜帶設(shè)備定位方法的流程圖如圖1所示，具體包括如下實(shí)施步驟：

步驟一：部署無線測量節(jié)點(diǎn)，構(gòu)造監(jiān)測區(qū)域：

將工作在相同頻段且支持相同通信協(xié)議的K個(gè)無線測量節(jié)點(diǎn)構(gòu)成測量節(jié)點(diǎn)陣列且K≥2，將測量節(jié)點(diǎn)陣列、1個(gè)基站節(jié)點(diǎn)放置在一個(gè)2維平面內(nèi)，并且這些節(jié)點(diǎn)具有相同的物理結(jié)構(gòu)，測量節(jié)點(diǎn)陣列包圍的區(qū)域構(gòu)成監(jiān)測區(qū)域D如圖2所示；構(gòu)成測量節(jié)點(diǎn)陣列的K個(gè)測量節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)已知，分別為(x_i,y_i)^T,i∈{1,2,...,K}；K個(gè)測量節(jié)點(diǎn)相互之間構(gòu)成L＝K×(K-1)/2條無線鏈路；基站節(jié)點(diǎn)距離各測量節(jié)點(diǎn)的距離應(yīng)小于測量節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信號(hào)所能傳輸?shù)淖钸h(yuǎn)距離；

需要說明的是，本發(fā)明在一個(gè)典型的辦公室環(huán)境下進(jìn)行了目標(biāo)定位的實(shí)驗(yàn)，辦公室面積約為5.4m*3.9m。我們用TICC2530節(jié)點(diǎn)作為測量節(jié)點(diǎn)來采集RSS數(shù)據(jù)，TICC2530能夠完全支持IEEE802.15.4協(xié)議。各測量節(jié)點(diǎn)被固定在墻上離地面約為0.9m，如圖2所示。我們用了11個(gè)測量節(jié)點(diǎn)，所有節(jié)點(diǎn)都工作于同一信道且具有相同的發(fā)送功率。測量節(jié)點(diǎn)將采集的RSS數(shù)據(jù)傳給基站節(jié)點(diǎn)，基站節(jié)點(diǎn)將接收到各測量節(jié)點(diǎn)的RSS數(shù)據(jù)傳給電腦做后處理。節(jié)點(diǎn)之間的通信協(xié)議采用Wilson開發(fā)的令牌環(huán)協(xié)議，測量一輪需要的時(shí)間約為0.1s；

步驟二：建立離線RSS指紋數(shù)據(jù)庫：方法包括如下步驟：

步驟2.1：記錄目標(biāo)沒有在監(jiān)測區(qū)域時(shí)鏈路l的RSS值l∈{1,2,...,L}；

步驟2.2：記錄目標(biāo)在監(jiān)測區(qū)域位于每個(gè)訓(xùn)練位置時(shí)各鏈路的RSS：

假設(shè)在監(jiān)測區(qū)域D內(nèi)選擇N個(gè)訓(xùn)練位置，如圖3所示。記第n個(gè)訓(xùn)練位置的坐標(biāo)為z_n，并記當(dāng)目標(biāo)位于第n個(gè)訓(xùn)練位置時(shí)，鏈路l的RSS值為r_l,n，n＝1,2…N；目標(biāo)在每個(gè)訓(xùn)練位置上保持一段時(shí)間(以保證所有鏈路RSS測量完成)，與此同時(shí)各測量節(jié)點(diǎn)測量鏈路的RSS；訓(xùn)練位置個(gè)數(shù)與監(jiān)測區(qū)域的大小和目標(biāo)的尺寸有關(guān)，訓(xùn)練位置越多則可以匹配的坐標(biāo)越多，定位就越準(zhǔn)確。目標(biāo)采用圓柱體模型。

步驟2.3：根據(jù)步驟2.1和2.2記錄的RSS數(shù)據(jù)得到目標(biāo)在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)每個(gè)訓(xùn)練位置的RSS變化量，并建立離線RSS指紋數(shù)據(jù)庫：

目標(biāo)在不同訓(xùn)練位置導(dǎo)致的各鏈路RSS變化為將所有訓(xùn)練位置的各鏈路RSS變化按照矩陣的方式排列，獲得指紋數(shù)據(jù)庫Ψ：

Ψ稱為指紋數(shù)據(jù)庫，它的每一列Ψ_n,n＝1,2...N稱為一個(gè)指紋，即目標(biāo)在第n個(gè)訓(xùn)練位置時(shí)各鏈路的RSS變化；

需要說明的是，如圖2所示辦公室環(huán)境里有很多家具和物體包括桌子，箱子等等。我們在里面選擇26個(gè)訓(xùn)練位置來構(gòu)造指紋數(shù)據(jù)庫，如圖3中的圓圈所示。目標(biāo)在每個(gè)訓(xùn)練位置站立10s，與此同時(shí)各測量節(jié)點(diǎn)測量鏈路RSS的變化并建立指紋數(shù)據(jù)庫；

步驟三：陰影衰落鏈路檢測，包括如下步驟：

步驟3.1：t時(shí)刻當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入監(jiān)測區(qū)域后，靜立于測試位置，所有測量節(jié)點(diǎn)重新測量各鏈路的RSS，記t時(shí)刻第l條鏈路的RSS是r_l(t)，得到t時(shí)刻所有鏈路的RSS變化量向量為Δr(t)＝[Δr₁(t),Δr₂(t),…,Δr_L(t)]^T，其中

為目標(biāo)在t時(shí)刻造成的鏈路l的RSS變化量；

步驟3.2：從RSS變化量向量Δr(t)中篩選出陰影衰落鏈路集合：陰影衰落鏈路集合可以表示為

由上式可知，陰影衰減鏈路需要滿足兩個(gè)條件；直觀上來說是陰影衰落鏈路的RSS衰減較大，因此有第一個(gè)條件Δr_l(t)＞γ_A，即RSS變化量大于閾值γ_A；

第二個(gè)條件取自Wilson在2011年的一篇文獻(xiàn)(Wilson J,Patwari N.A Fade-Level Skew-Laplace Signal Strength Model for Device-Free Localization with Wireless Networks[J].Mobile Computing IEEE Transactions on,2011,11(6):947-958.)中提出的衰落電平的概念，衰落電平F_l定義為第l條鏈路無遮擋時(shí)測量的RSS與根據(jù)自由空間路徑損耗模型預(yù)測的RSS的差值

其中P_Ref為任意一對(duì)測量節(jié)點(diǎn)在單位距離即相距1m時(shí)且它們之間無遮擋情況下的接收信號(hào)功率，β為路徑損耗指數(shù)，||p_l-q_l||為構(gòu)成鏈路l的兩個(gè)測量節(jié)點(diǎn)之間的歐式距離；未知參數(shù)P_Ref和β可由自由空間路徑損耗模型結(jié)合實(shí)際環(huán)境決定。

所述自由空間路徑損耗模型用的是《無線通信》中的如下公式：

所以P_r(dB)＝P_Ref-10βlg||p_l-q_l||，也就是公式F_l中括號(hào)內(nèi)的部分；P_Ref通過多次測量取平均得到,而路徑損耗指數(shù)β可以根據(jù)不同距離的自由路徑接收功率測量值用估計(jì)的方法得到；

Wilson的研究表明具有高衰落電平的鏈路被目標(biāo)物遮擋時(shí)發(fā)生功率衰減的可能性更大，因此篩選出衰落電平大于閾值γ_F的鏈路

閾值γ_F的實(shí)際取值根據(jù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境和鏈路衰減的實(shí)際差別來確定。我們在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)選取了28個(gè)測試位置來做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，如圖3中的三角所示，在線階段目標(biāo)分別靜立于每個(gè)測試位置進(jìn)行定位；

步驟四：得到步驟三中篩選出的所有陰影衰落鏈路的陰影衰落區(qū)域的交集，并根據(jù)交集的不同情形選擇定位算法：

步驟4.1：定義為鏈路l的陰影衰落區(qū)域，本發(fā)明中陰影衰落區(qū)域?yàn)橐詷?gòu)成該鏈路的兩測量節(jié)點(diǎn)為焦點(diǎn)的橢圓，此處運(yùn)用無線層析成像方法中的橢圓權(quán)重模型方法，d_l,i(1)+d_l,i(2)＜d_l+λ，其中d_l為該鏈路兩節(jié)點(diǎn)之間的距離，d_l,i(1)和d_l,_i(2)為像素i分別到構(gòu)成鏈路l的兩個(gè)測量節(jié)點(diǎn)的距離，λ是可變的控制參數(shù)，它的大小可以控制橢圓的大小。陰影衰落區(qū)域的示意圖如圖4所示；所有陰影衰落區(qū)域的相交區(qū)域?yàn)?/p>

步驟4.2：根據(jù)相交區(qū)域的不同情形判斷是否使用陰影衰落鏈路來輔助定位：

陰影衰落區(qū)域的相交關(guān)系分三種情形：

1)當(dāng)時(shí)，即沒有檢測出陰影衰減鏈路，那么用傳統(tǒng)的DFL指紋識(shí)別方法進(jìn)行定位，即根據(jù)t時(shí)刻所有鏈路的RSS變化量向量Δr(t)＝[Δr₁(t),Δr₂(t),…,Δr_L(t)]^T查找步驟二建立的指紋數(shù)據(jù)庫，即將在線測量值與指紋數(shù)據(jù)庫中的值進(jìn)行比較，相似度最高的就判定為目標(biāo)在該訓(xùn)練位置，可見此時(shí)所有的訓(xùn)練樣本都用來估計(jì)目標(biāo)位置；

2)當(dāng)時(shí)，即只存在一條陰影衰落鏈路或若干不相交的陰影衰落區(qū)域，那么用指紋識(shí)別的方法進(jìn)行定位，但是只有位于陰影衰落區(qū)域內(nèi)的訓(xùn)練樣本才被用來定位目標(biāo)，這樣可以快速進(jìn)行定位，即根據(jù)t時(shí)刻陰影衰落鏈路的RSS變化量向量查找步驟二建立的指紋數(shù)據(jù)庫中位于陰影衰落區(qū)域內(nèi)的訓(xùn)練位置的RSS變化，獲得相似度最高的訓(xùn)練位置坐標(biāo)作為目標(biāo)所在的位置；

3)當(dāng)時(shí)，即所有陰影衰落鏈路存在一個(gè)共同的相交區(qū)域，那么目標(biāo)的位置可以直接由陰影衰落的相交區(qū)域決定，取該相交區(qū)域的幾何中心作為目標(biāo)位置的估計(jì)；

步驟五：根據(jù)步驟四判定的結(jié)果，對(duì)目標(biāo)的位置進(jìn)行估計(jì)：

情形1)，本發(fā)明采用基于概率的估計(jì)方法，目標(biāo)位置估計(jì)表示為

其中為歸一化的概率分布，即z_n為第n個(gè)訓(xùn)練位置的坐標(biāo)，p[Δr(t)|ψ_n]的推導(dǎo)過程如下：

如果t時(shí)刻目標(biāo)恰好位于某個(gè)訓(xùn)練位置上，那么目標(biāo)位置估計(jì)可寫為

其中，p[Δr_l(t)|Δr_l,n]為t時(shí)刻目標(biāo)在第n個(gè)訓(xùn)練位置時(shí)鏈路RSS變化量的先驗(yàn)分布，本發(fā)明假定它服從高斯分布，其中σ²為噪聲方差，即

情形2)，定義集合為落在陰影衰落區(qū)域內(nèi)的訓(xùn)練樣本，那么可以表示為

||p_l-z_n||和||q_l-z_n||分別為構(gòu)成鏈路l的兩個(gè)測量節(jié)點(diǎn)各與第n個(gè)訓(xùn)練位置的歐式距離，||p_l-q_l||為構(gòu)成鏈路l的兩個(gè)測量節(jié)點(diǎn)之間的歐式距離；ε即為控制這個(gè)陰影衰落區(qū)域橢圓大小的參數(shù)。

那么目標(biāo)位置估計(jì)為

其中

情形3)，取相交區(qū)域的幾何中心作為目標(biāo)位置的估計(jì)。將監(jiān)測區(qū)域劃分為正方形網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格邊長為Δv，假設(shè)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)有M個(gè)網(wǎng)格并且第m個(gè)網(wǎng)格的中心坐標(biāo)記為e_m；如果令w_lm表示第l條鏈路是否穿過第m個(gè)網(wǎng)格，取值1表示是，取值0表示否，則它可以寫為

陰影衰落鏈路穿過最為密集的網(wǎng)格為

以|χ|表示符合要求的網(wǎng)格的個(gè)數(shù)，目標(biāo)位置的估計(jì)即為這些網(wǎng)格的幾何中心：

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明陰影衰落輔助的免攜帶設(shè)備定位方法的根方誤差(RMSE)為0.81m，RTI方法和傳統(tǒng)指紋識(shí)別方法的根方誤差分別為1.27m和1.9m，相比其他兩種方法本發(fā)明的定位精度提高了40％和60％。三種方法定位誤差的累積誤差分布如圖5所示，可以看出本發(fā)明的定位性能要優(yōu)于其他兩種方法。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換和替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。