CN102523592B - 一种在nanoLOC测距系统中利用RSSI降低多径误差的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在nanoLOC测距系统中利用RSSI降低多径误差的方法，本发明属于无线定位技术领域，涉及一种以nanoLOC芯片的测量结果为基础，通过数据融合技术来减少多径效应对测距结果影响的方法。其特征是：该方法用于基于nanoLOC芯片构成的定位系统中，在测量基站与移动站的距离过程中，首先读取nanoLOC芯片的测距结果d和RSSI(接收信号强度指示)值r，之后利用d与r计算出一个校正参数，再利用该校正参数对测距结果进行校证，得到最终测距结果。

Description

一种在nanoLOC测距系统中利用RSSI降低多径误差的方法

技术领域

本发明属于无线定位技术领域，涉及一种以nanoLOC芯片的测量结果为基础，通过数据融合技术来减少多径效应对测距结果影响的方法。

背景技术

nanoLOC是nanotron公司生产的一款高精度时差测距芯片，可利用该芯片构成无线定位系统。而测距是定位的前提，测距的精度直接决定接下来的定位精度。在对该芯片构成的定位系统进行测距实验中发现，在开阔空间中，测距结果非常好，在60米的距离测距误差约为1米左右；但在室内，会存在多径效应。多径效应是指实际的无线电波传播信道中，常有许多时延不同的传输路径，那么就会对测量结果产生一定的影响。由于多径效应的影响，测量误差大大增加。在60米距离的测量误差约为20米到30米。在这种情况下，跟本无法实现定位功能。

该技术用于采用nanoLOC芯片构成的定位系统中。该系统由基站和移动站组成。基站位于某个固定位置，坐标已知。移动站即待定位站，可在基站覆盖范围内任意移动。

发明内容

本发明要解决的技术问题是利用nanoLOC芯片所能提供的信息，包括测距结果和RSSI(接收信号强度指示)值，对原始的测距结果进行修正，使多径效应对测距结果的影响尽可能小。

本发明的技术方案：

测距是指移动站与基站在通信过程中，利用无线电信号传播时延来测量两者之间的距离。在采用nanoLOC芯片构成的定位系统中，移动站通过内置的nanoLOC芯片与基站的nanoLOC芯片进行通信，在通信过程中，nanoLOC芯片会测量无线电信号传播时延，进而计算出移动站与基站间的距离。

移动站可从nanoLOC芯片中得到两个重要信息：测距结果和RSSI值。

在开阔的环境中，测距结果误差很小，RSSI值随测距结果的增加而增加。需要注意的是，这里的RSSI值并不是一个实际值，而是nanoLOC芯片在数据处理过程中得到的一个参量，无任何单位，正比于芯片中AGC的放大倍数。即接收到信号越强，这个数值越小。

在室内环境中，由于多径效应的存在，测距结果会有很大的误差。虽然得到的RSSI值也随着测距结果的增加而增加，但与开阔环境相比，同样的测距结果，室内测量得到的RSSI值要比室外大很多，即相同长度的传播路径，有多径的条件下，损耗要比无多径环境中大很多。

因此我们可以根据多径环境中RSSI值与无多径环境中得到的RSSI值做比较，两者的差值即可反映出多径传播的损耗。同理，我们可以通过比较一次测量结果中测距结果和RSSI值，来判断此次测量是否存在多径误差。当确认一次测距结果中存在多径误差之后，可以利用下文中的方法来减小多径误差，使测距结果更接近真实值。

所述的降低多径误差的方法利用下文中的公式对测距结果进行处理，流程具体如下：

1.启动nanoLOC芯片的一次测距过程，在测距结束后，读取其测距结果和RSSI值。

2.将读取的测距结果代入公式(1)中：

r′＝K×d    (1)

其中d是从nanoLOC芯片中读取的测距结果，K是比例常数，通常取0.7效果较好。r′是计算得到的RSSI的参考值，该值是在无多径环境下，测距结果为d时的RSSI值。对于不同的天线，K值会有所不同。在确定K的过程中，首先在开阔的环境中(无多径效应)对于不同的距离得到测距结果和RSSI值，RSSI值与测距结果之间的关系接近于正比例关系。之后根据得到的测距结果和RSSI值采用拟合的方法可以计算出K的值。

3.将RSSI的参考值r′与从nanoLOC芯片中读取的RSSI值r代入下式：

Vr＝r′-r    (2)

式中Vr是RSSI的参考值与从读到的RSSI值的差；再将该差值代入公式(3)即可得到校正参数C；

$C=\left\{\begin{array}{cc}1& \frac{\mathrm{Vr}}{r}<1.5\\ \frac{\mathrm{Vr}}{r}-0.5& 1.5\&le;\frac{\mathrm{Vr}}{r}\&le;2\\ 1.5& \frac{\mathrm{Vr}}{r}>2\end{array}\right.---\left(3\right)$

4.利用式(3)得到的校正参数C对测距结果d按照公式(4)进行修正，即可得到最终测距结果d₀。

$d_0=\frac{d}{C}---\left(4\right)$

本发明的有益效果是本发明直接利用nanoLOC芯片所给出的参数，无需外加任何电路，即可完成对多径误差的校正工作，所得结果可满足室内定位系统的需要。

附图说明

图1为本发明中基站与移动站的功能示意图。

图2为利用本发明所述的方法做的一次实验结果图。

具体实施方式

如图1所示，本发明，在由移动站中的MCU1、nanoLOC芯片1，基站中的MCU2、nanoLOC芯片1组成的测距系统中，由MCU1向nanoLOC芯片1发出启动一次测距的任务。之后nanoLOC芯片1与nanoLOC芯片2进行通信，通信完成后，MCU1从nanoLOC芯片1中读取测距结果和RSSI值。

在得到测距结果和RSSI值之后，按照公式(1)到公式(4)的方法对测距结果进行处理，就可得到更按近于实际值的测量结果。

图2是一次实验的结果，从中可见，经过本发明的方法处理过的数据，比原始测距结果更接近于真实值。

Claims (2)

1.一种在nanoLOC测距系统中利用RSSI降低多径误差的方法，其特征在于： 

（1）启动nanoLOC芯片的一次测距过程，在测距结束后，读取其测距结果和RSSI值； 

（2）将读取的测距结果代入公式（1）中： 

r'＝K×d                 （1） 

其中d是从nanoLOC芯片中读取的测距结果，K是比例常数；r'是计算得到的RSSI的参考值，该值是在无多径环境下，测距结果为d时的RSSI值； 

（3）将RSSI的参考值r'与从nanoLOC芯片中读取的RSSI值r代入下式： 

Δr＝r'-r               （2） 

式中Δr是RSSI的参考值与读到的RSSI值的差；再将该差值代入公式（3）即得到校正参数C； 

（4）利用式（3）得到的校正参数C对测距结果d按照公式（4）进行修正，得到最终测距结果d₀

2.根据权利要求1所述的一种在nanoLOC测距系统中利用RSSI降低多径误差的方法，其特征在于：K是0.7。 

Images