室內(nèi)定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及定位，尤其涉及室內(nèi)定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 定位技術(shù)的目標(biāo)是獲得空間信息，以獲取社會信息和信息查詢的功能。在區(qū)域監(jiān) 測、人員跟蹤等無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域，位置信息至關(guān)重要、人員位置均是傳感器網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用中的重要信息。然而目前的室內(nèi)定位技術(shù)存在著諸多問題。
[0003] 目前GPS或A-GPS技術(shù)已經(jīng)能夠?yàn)橛脩籼峁└芨呔鹊氖彝舛ㄎ环?wù)。當(dāng)前的 室內(nèi)定位技術(shù)主要依據(jù)：無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙、超寬帶、超聲波和無線射頻識別等技術(shù)。主要依 據(jù)測距的定位方法和基于特征匹配的定位方法來進(jìn)行室內(nèi)定位，后者在一定程度能達(dá)到很 高的精度，但需要前期進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)采集，在匹配搜索計(jì)算時(shí)復(fù)雜度較高。在測距定位方 法中主要有依據(jù)傳播時(shí)間、信號抵達(dá)時(shí)間差、信號抵達(dá)角度和接受信號強(qiáng)度RSS?；跁r(shí)間 基準(zhǔn)的定位方法會受到非視距因素的影響，基于抵達(dá)角度的測距方法需要額外添加硬件從 而增加了成本。目前基于RSS的測距方法因?yàn)槟芴峁┝畠r(jià)的定位方法，并且節(jié)點(diǎn)無需添加 任何部件而被廣泛的應(yīng)用。
[0004] 因此完全依靠現(xiàn)在的室內(nèi)定位方法很難滿足當(dāng)前的技術(shù)需求，如何尋找新的方法 來解決當(dāng)前技術(shù)中的不足，在能不添加其它硬件設(shè)備又擁有較低的計(jì)算復(fù)雜度成為當(dāng)前研 究的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種定位精確、迅速的室內(nèi)定位 方法。
[0006] 本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)：
[0007] 室內(nèi)定位方法，所述室內(nèi)定位方法包括以下步驟：
[0008] (A1)根據(jù)終端信號強(qiáng)度與距離間的映射關(guān)系處理布置的各AP之間的收發(fā)信號強(qiáng) 度，從而獲知室內(nèi)信道參數(shù)；
[0009] (A2)根據(jù)各AP上報(bào)的其接收到的終端的信號強(qiáng)度選擇映射關(guān)系，利用選擇的映 射關(guān)系獲知終端到AP的距離；
[0010] (A3)利用所述距離及AP的坐標(biāo)而獲知終端的坐標(biāo)。
[0011] 根據(jù)上述的室內(nèi)定位方法，優(yōu)選地，所述終端信號強(qiáng)度與距離間的映射關(guān)系為：
[0012]
獲得a、PL(d。）及WAF;
[0013] d。為參考距離，PL(d。）是參考距離d。處的接收到的信號強(qiáng)度，d是收發(fā)兩端之間 的距離，Pjd)是接收到的信號的強(qiáng)度，α為路徑損耗因子，WAFiSAP與終端之間相隔的第 i堵墻的隔墻衰減；所述信道參數(shù)為a、PL(d。）及WAF。
[0014] 根據(jù)上述的室內(nèi)定位方法，優(yōu)選地，步驟（A2)中映射關(guān)系的具體選擇方式為：
[0015] 如AP上報(bào)的終端的信號強(qiáng)度均不大于Ai，選擇的映射關(guān)系為步驟（A1)中的映射 關(guān)系；
[0016] 如至少一個(gè)AP上報(bào)的終端的信號強(qiáng)度大于Ai，選擇的映射關(guān)系為：
[0017]
[0018] d。為參考距離，PL(d。）是參考距離d。處的接收到的信號強(qiáng)度，d是收發(fā)兩端之間 的距離，Pjd)是接收到的信號的強(qiáng)度，α為路徑損耗因子。
[0019] 根據(jù)上述的室內(nèi)定位方法，優(yōu)選地，所述d。為lm。
[0020] 根據(jù)上述的室內(nèi)定位方法，優(yōu)選地，所述Δ-45dB。
[0021 ] 根據(jù)上述的室內(nèi)定位方法，優(yōu)選地，所述AP收集終端的MAC及RSS信息，并定時(shí)上 報(bào)給AC。
[0022] 根據(jù)上述的室內(nèi)定位方法，優(yōu)選地，終端的坐標(biāo)的計(jì)算方式為：
[0023] 以上報(bào)的信號強(qiáng)度大于Δ屈AP的位置為圓心、計(jì)算出的距離d為半徑做圓：
[0024] 若僅有一個(gè)圓，則所述終端的坐標(biāo)處于該圓中；
[0025] 若僅有二個(gè)圓，則二個(gè)圓的交匯點(diǎn)或二個(gè)圓心間連線與圓的交匯點(diǎn)的坐標(biāo)的均值 為所述待定位終端的坐標(biāo)；
[0026] 若為三個(gè)以上圓，去除兩兩不相交的圓，則三個(gè)以上圓的交匯點(diǎn)的坐標(biāo)的均值為 所述待定位終端的坐標(biāo)。
[0027] 根據(jù)上述的室內(nèi)定位方法，優(yōu)選地，信道參數(shù)的獲得方式為：
[0028] 利用AP之間的測試的信號強(qiáng)度，使用多元線性回歸法獲取信道參數(shù)a、PL(d。）及 WAF〇
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0030] 根據(jù)不同的環(huán)境使用不同的模型，通過對AP之間的相互測量來進(jìn)行信道參數(shù)的 計(jì)算，通過不斷地對信道參數(shù)的重新計(jì)算來抑制環(huán)境的變化對參數(shù)的影響，從而更接近真 實(shí)的環(huán)境增加的定位的精確度；
[0031] 不需要在前期做大量的數(shù)據(jù)采集，減少了數(shù)據(jù)的存儲和定位計(jì)算的復(fù)雜度，使定 位更加迅速。
【附圖說明】
[0032] 參照附圖，本發(fā)明的公開內(nèi)容將變得更易理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是：這 些附圖僅僅用于舉例說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而并非意在對本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。 圖中：
[0033] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的室內(nèi)定位方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 圖1和以下說明描述了本發(fā)明的可選實(shí)施方式以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實(shí)施 和再現(xiàn)本發(fā)明。為了教導(dǎo)本發(fā)明技術(shù)方案，已簡化或省略了一些常規(guī)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人 員應(yīng)該理解源自這些實(shí)施方式的變型或替換將在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理 解下述特征能夠以各種方式組合以形成本發(fā)明的多個(gè)變型。由此，本發(fā)明并不局限于下述 可選實(shí)施方式，而僅由權(quán)利要求和它們的等同物限定。
[0035] 實(shí)施例：
[0036] 圖1示意性地給出了本發(fā)明實(shí)施例的室內(nèi)定位方法的流程圖，如圖1所示，所述室 內(nèi)定位方法包括以下步驟：
[0037] (A1)根據(jù)終端信號強(qiáng)度與距離間的映射關(guān)系處理布置的各AP之間的收發(fā)信號強(qiáng) 度，從而獲知室內(nèi)信道參數(shù)，具體方式為：
[0038] AP設(shè)備通過proberequest報(bào)文收集客戶端的MAC和RSS信息，并緩存起來，AP 每10秒將緩存信息、AP的MAC，終端MAC以及終端RSS上報(bào)給AC，在存儲時(shí)按終端的RSS由 強(qiáng)到弱進(jìn)行存儲，每上報(bào)完成后，清除緩存記錄；
[0039] 終端接收信號強(qiáng)度與距離之間的映射關(guān)系可用公式（1)表示：
[0040]
υ
[0041] d。為參考距離，優(yōu)選值為lm;PL(d。）是參考距離d。處的接收到的信號強(qiáng)度，d是收 發(fā)兩端之間的距離，Pjd)是接收到的信號的強(qiáng)度，α為路徑損耗因子，WAFiSAP與終端之 間相隔的第i堵墻的隔墻衰減。
[0042] 在部署某場所AP時(shí)，記錄每個(gè)AP的具體位置，并記錄各個(gè)AP之間的隔墻數(shù)。利 用AP之間的測試的信號強(qiáng)度，使用多元線性回歸法獲取室內(nèi)信道參數(shù)a、PL(d。）及WAF。 如：一個(gè)AP旁邊能夠被其它三個(gè)以上的AP檢查到信號，根據(jù)公式⑵列出每個(gè)AP對應(yīng)的 方程，再根據(jù)多元線性回歸法計(jì)算出室內(nèi)信道參數(shù)值。如方程少于3個(gè)，a、PL(d。）及WAF 根據(jù)臨近的AP室內(nèi)信道參數(shù)值來計(jì)算，該三個(gè)參數(shù)值為臨近AP對應(yīng)的參數(shù)值的均值。每 隔設(shè)定的時(shí)間（可人為設(shè)定）進(jìn)行一次計(jì)算，從而可以實(shí)時(shí)的更新區(qū)域內(nèi)的信道參數(shù)。
[0043] (A2)根據(jù)各AP上報(bào)的其接收到的終端的信號強(qiáng)度選擇映射關(guān)系，利用選擇的映 射關(guān)系獲知終端到AP的距離，具體為：
[0044] 如AP上報(bào)的終端的信號強(qiáng)度均不大于Δi(Δ -45dB)，選擇的映射關(guān)系為步驟 (A1)中的映射關(guān)系；
[0045] 如至少一個(gè)AP上報(bào)的終端的信號強(qiáng)度大于Ai，選擇的映射關(guān)系為：
[0046]
[0047] d。為參考距離，PL(d。）是參考距離d。處的接收到的信號強(qiáng)度，d是收發(fā)兩端之間 的距離，Pjd)是接收到的信號的強(qiáng)度，α為路徑損耗因子。
[0048] (A3)利用所述距離及ΑΡ的坐標(biāo)而獲知終端的坐標(biāo)，具體方式為：
[0049] 若選擇公式（2)中的映射關(guān)系，以上報(bào)的信號強(qiáng)度大于Δ^勺ΑΡ的位置為圓心、 計(jì)算出的距離d為半徑做圓：
[0050] 若僅有一個(gè)圓，則所述終端的坐標(biāo)處于該圓中；
[0051 ] 若僅有二個(gè)圓，則二個(gè)圓的交匯點(diǎn)或二個(gè)圓心間連線與圓的交匯點(diǎn)的坐標(biāo)的均值 為所述終端的坐標(biāo)；
[0052] 若為三個(gè)以上圓，去除兩兩不相交的圓，則三個(gè)以上圓的交匯點(diǎn)的坐標(biāo)的均值為 所述終端的坐標(biāo)；
[0053] 若選擇公式（1)中的映射關(guān)系，以上報(bào)的AP的位置為圓心、計(jì)算出的距離d為半 徑做圓：
[0054] 若僅有一個(gè)圓，則所述終端的坐標(biāo)處于該圓中；
[0055] 若僅有二個(gè)圓，則二個(gè)圓的交匯點(diǎn)或二個(gè)圓心間連線與圓的交匯點(diǎn)的坐標(biāo)的均值 為所述終端的坐標(biāo)；
[0056] 若為三個(gè)以上圓，去除兩兩不相交的圓，則三個(gè)以上圓的交匯點(diǎn)的坐標(biāo)的均值為 所述終端的坐標(biāo)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 室內(nèi)定位方法，所述室內(nèi)定位方法包括以下步驟： (A1)根據(jù)終端信號強(qiáng)度與距離間的映射關(guān)系處理布置的各AP之間的收發(fā)信號強(qiáng)度， 從而獲知室內(nèi)信道參數(shù)； (A2)根據(jù)各AP上報(bào)的其接收到的終端的信號強(qiáng)度選擇映射關(guān)系，利用選擇的映射關(guān) 系獲知終端到AP的距離； (A3)利用所述距離及AP的坐標(biāo)而獲知終端的坐標(biāo)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)定位方法，其特征在于：所述終端信號強(qiáng)度與距離間的 映射關(guān)系為：d。為參考距離，PL(d。）是參考距離d。處的接收到的信號強(qiáng)度，d是收發(fā)兩端之間的距 離，Pjd)是接收到的信號的強(qiáng)度，α為路徑損耗因子，WAFiSAP與終端之間相隔的第i堵 墻的隔墻衰減；所述信道參數(shù)為a、PL(d。）及WAF。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)定位方法，其特征在于：步驟（A2)中映射關(guān)系的具體選 擇方式為： 如AP上報(bào)的終端的信號強(qiáng)度均不大于^，選擇的映射關(guān)系為步驟（A1)中的映射關(guān) 系； 如至少一個(gè)Ap上報(bào)的終端的信號強(qiáng)度大于Δι，選擇的映射關(guān)系為：d。為參考距離，PL(d。）是參考距離d。處的接收到的信號強(qiáng)度，d是收發(fā)兩端之間的距 離，Pjd)是接收到的信號的強(qiáng)度，α為路徑損耗因子。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的室內(nèi)定位方法，其特征在于：所述d。為lm。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的室內(nèi)定位方法，其特征在于：所述△ -45dB。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)定位方法，其特征在于：所述AP收集終端的MAC及RSS 信息，并定時(shí)上報(bào)給AC。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的室內(nèi)定位方法，其特征在于：終端的坐標(biāo)的計(jì)算方式為： 以上報(bào)的信號強(qiáng)度大于的位置為圓心、計(jì)算出的距離d為半徑做圓： 若僅有一個(gè)圓，則所述終端的坐標(biāo)處于該圓中； 若僅有二個(gè)圓，則二個(gè)圓的交匯點(diǎn)或二個(gè)圓心間連線與圓的交匯點(diǎn)的坐標(biāo)的均值為所 述終端的坐標(biāo)； 若為三個(gè)以上圓，去除兩兩不相交的圓，則三個(gè)以上圓的交匯點(diǎn)的坐標(biāo)的均值為所述 終端的坐標(biāo)。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的室內(nèi)定位方法，其特征在于：信道參數(shù)的獲得方式為： 利用AP之間的測試的信號強(qiáng)度，使用多元線性回歸法獲取信道參數(shù)a、PL(d。）及WAF。
【專利摘要】本發(fā)明公開了室內(nèi)定位方法，所述室內(nèi)定位方法包括以下步驟：(A1)根據(jù)終端信號強(qiáng)度與距離間的映射關(guān)系處理布置的各AP之間的收發(fā)信號強(qiáng)度，從而獲知室內(nèi)信道參數(shù)；(A2)根據(jù)各AP上報(bào)的其接收到的終端的信號強(qiáng)度選擇映射關(guān)系，利用選擇的映射關(guān)系獲知終端到AP的距離；(A3)利用所述距離及AP的坐標(biāo)而獲知終端的坐標(biāo)。本發(fā)明具有定位精確、簡單等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01S5/06
【公開號】CN105334496
【申請?zhí)枴緾N201510799403
【發(fā)明人】王彩利
【申請人】杭州敦崇科技股份有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年11月19日