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一种基于RSSI和TDOA融合的矿车定位方法 

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申请/专利权人:兰州交通大学

摘要:本发明公开了一种基于RSSI和TDOA融合的矿车定位方法,属于无线定位技术领域,包括通过无线通信方式采集RSSI信号,并进行无线传输;对采集的RSSI信号进行数据预处理,包括卡尔曼滤波、高斯滤波和混合滤波;利用数据预处理后的RSSI数据建立RSSI测距模型,并对动态损耗因子进行改良;通过RSSI和TDOA融合从而对矿机车进行定位,具体为RSSI三边定位法和TDOA距离差测量获得最终目标节点坐标;通过LoRa模块将步骤四得到的最终目标节点坐标传输至控制系统,将定位数据与连锁条件结合,实现道岔区域操作。本发明采用上述一种基于RSSI和TDOA融合的矿车定位方法,解决了道岔区域内机车定位问题,解决无线控制道岔时,特定区域列车定位问题,保证矿场车辆作业安全前提下,提高作业效率。

主权项:1.一种基于RSSI和TDOA融合的矿车定位方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、通过无线通信方式采集RSSI信号,并进行无线传输;步骤二、对采集的RSSI信号进行数据预处理,包括卡尔曼滤波、高斯滤波和混合滤波;步骤三、利用数据预处理后的RSSI数据建立RSSI测距模型,并对动态损耗因子进行改良;步骤四、通过RSSI和TDOA融合从而对矿机车进行定位,具体为RSSI三边定位法和TDOA距离差测量获得最终目标节点坐标;步骤五、通过LoRa模块将步骤四得到的最终目标节点坐标传输至控制系统,将定位数据与连锁条件结合,实现道岔区域操作;步骤三中,通过分析接收信号强度与距离之间的关系,来计算节点之间的距离,基于弗里斯传输方程,无线信号的衰减由下述公式计算得出: 其中,Pr为接收端收到的信号强度,Pt为发射功率,Gr为接收端天线增益,Gt为发射端天线增益,λ为载波波长,d为待测节点到锚节点的距离;传播路径损耗公式为: 在非视距条件下,设置Gr和Gt的数值为1,并且两边取对数得: 其中,n为路径的损耗因子;利用单位距离d0处的接收信号强度值计算得: 整理得到待测节点距离锚节点d处的接收信号强度为: 其中,RSSId为距离d处的信号强度,RSSId0为单位距离处的信号强度;添加均值为0且标准差为σ的高斯噪声,得到: 其中,d0为单位距离,选1m,用A代替d0处信号强度;Xσ为均值为0且标准差是σ的高斯噪声,在应用过程中被忽略不计,则待测节点与锚节点的距离d表示为: 在厂矿设计中,一个区段内有三个锚节点,分别为S1、S2和S3,若锚节点S3距离S1、S2分别为d31和d32,对应的RSSI值分别为RSSId31和RSSId32,根据建立方程得: 方程内相减得 上式中路径损耗因子n为未知,因此在该区段内,计算出动态的路径损耗因子参数。

全文数据:

权利要求:

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