一种基于Mesh网络的混合AOA/RSSI协作定位算法
2023年电子技术应用第8期
张毅，王灏钰
（重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065）
摘要： 传统到达角度（Angle-Of-Arrival， AOA）/接受信号强度指示（Received Signal Strength Indicator， RSSI）混合定位往往需要多个锚节点布设阵列天线以实现高精度定位，为解决在锚节点资源受限下精度较低的问题，提出了一种基于Mesh网络的混合AOA/RSSI协作定位方法。仅有中心主锚节点提供AOA角度的情况下，采取最小二乘法对联合真实和虚拟锚节点所对应角度和距离信息进行初步定位；利用未知节点之间的协作通信和测距信息，位置估计问题被转换为无约束非线性优化问题，给予短距离链路更高权重，通过迭代求解最终实现协作定位。仿真结果表明，所提算法在锚节点资源受限情况下有效地提升了定位精度。
中圖分類號：TN98 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.233844
中文引用格式： 張毅，王灝鈺. 一種基于Mesh網絡的混合AOA/RSSI協作定位算法[J]. 電子技術應用，2023，49(8)：76-81.
英文引用格式： Zhang Yi，Wang Haoyu. A hybrid AOA/RSSI cooperative localization algorithm based on mesh networks[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(8)：76-81.
中文引用格式： 張毅，王灝鈺. 一種基于Mesh網絡的混合AOA/RSSI協作定位算法[J]. 電子技術應用，2023，49(8)：76-81.
英文引用格式： Zhang Yi，Wang Haoyu. A hybrid AOA/RSSI cooperative localization algorithm based on mesh networks[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(8)：76-81.
A hybrid AOA/RSSI cooperative localization algorithm based on mesh networks
Zhang Yi，Wang Haoyu
(School of Communication and Information Engineering， Chongqing University of Posts and Telecommunications， Chongqing 400065， China)
Abstract： Traditional hybrid Angle-Of-Arrival (AOA)/Received Signal Strength Indicator (RSSI) localization methods require all of the anchor nodes to be equipped with the large scale of antenna arrays to achieve high accuracy of localization. To solve the problem of low localization accuracy under the resource constraint of anchor nodes, a hybrid AOA/RSSI cooperation localization method based on mesh networks was proposed. With only one central anchor node providing AOA angle information, the angle and distance information of real and virtual anchor nodes was integrated to estimate the preliminary localization by using the least square method. Then, the cooperative communication and ranging information between unknown nodes was added to the overall localization process, and the localization estimation problem was converted into an unconstrained non-linear optimization problem, higher weights were given to the short-range links, and the cooperative localization was solved by iterative solving. Simulation results show that the proposed algorithm effectively improves the localization accuracy under the resource constraint of anchor nodes.
Key words : cooperative localization；AOA；RSSI；mesh networks；least square method；unconstrained non-linear optimization
0 引言
隨著基于位置服務需求量和市場規模的穩態增長，在定位方案中追求精度和成本的平衡一直是無線定位技術的難點之一。位置感知網絡一般由錨節點（Anchor Nodes, AN）和未知節點（Unknown Nodes, UN）（也稱為目標節點）兩個部分組成，其中錨節點位置已知，利用錨節點和未知節點之間的測量信息，并結合先驗知識實現位置估計。根據硬件設備的不同，獲取位置信息的物理測量方式有所差異。基于AOA的測向方式需要在錨節點處布設有向天線或陣列天線從而獲取角度信息；基于RSSI的測距方式實現較為簡單，無需節點之間嚴格的時鐘同步和額外硬件設備，利用路徑損耗模型和發射功率即可轉換為距離信息。聯合角度和距離信息能夠帶來更多觀測數據，因此混合AOA和RSSI的定位方法引起了廣泛的重視。
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作者信息：
張毅，王灝鈺
（重慶郵電大學 通信與信息工程學院，重慶 400065）
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