CN102692617A - 一种位置移动检测设备及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种位置移动检测设备及其检测方法，其中设备包括移动检测装置和信号发射装置，所述移动检测装置包括有相互连接的接收器和接收天线，所述信号发射装置包括有发射器和发射天线，所述发射天线和接收天线之间通过无线信号传送数据；所述信号发射装置的数量设置为至少一组。该发明仅需观测无线信号的接收功率。根据实际通信系统的特点，引入统计处理以提高判断精度。仅进行相对位置测量，无需复杂的绝对位置测量。

Description

一种位置移动检测设备及其检测方法

技术领域

本发明涉及位置移动检测，具体地说一种位置移动检测设备及其检测方法。

背景技术

位置移动检测在实际生活中有非常广泛的应用。比如可以在武器上安装位置移动检测设备，以使当武器位置发生移动时报警，防止武器被盗；在大型设备中安装位移检测装置可以防止设备发生不期望的挪动，引起危险，等等。传统的位置移动的检测目前可通过位移传感器【1】、无线信号测量【2】等方法完成。

传统的基于无线信号测量的位置移动检测一般通过对已知参考信号的相位测量来实现的，比如GPS是通过接收机对多个卫星所发送的已知长序列的相位测量得到不同的相位差，再由多个相位差算出不同时刻的位置从而判断位置改变；手机是通过对基站发送的已知导频信号的测量得到信道响应(包括幅度和相位)，根据信道中的相位变化判断位置是否发生变化。为了实现准确的位置移动判断，一般对相位测量方法有较高的设计要求，比如GPS位移检测法必须保证设备置于室外，从而能够接收到足够强的直射GPS信号；基站系统中为了进行相位测量需要基站安装多个天线并进行角度校准。此外，准确的测量通常只有当用户接入系统之后通过观察参考信号而得到信道响应，进而在准确的信道响应测量基础上才能进行，应用层仅能看到最终位置信息，无法看到信道响应测量数据，因而无法根据需求进行定制或改进。目前尚未见有在未接入系统的情况下仅通过对无线信号的功率检测就能有效判断位置是否移动的方法。

有鉴于此，针对上述问题，提出一种设计合理且能改善上述缺陷的位置移动检测设备及其检测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种位置移动检测设备及其检测方法，该发明仅需观测无线信号的接收功率。根据实际通信系统的特点，引入统计处理以提高判断精度。仅进行相对位置测量，无需复杂的绝对位置测量。

为了达成上述目的，本发明提供了一种位置移动检测设备，包括移动检测装置和信号发射装置，所述移动检测装置包括有相互连接的接收器和接收天线，所述信号发射装置包括有发射器和发射天线，所述发射天线和接收天线之间通过无线信号传送数据；所述信号发射装置的数量设置为至少一组。

一种位置移动检测设备的位置移动检测方法，步骤如下：(单组)

选定至少两个不同的时刻，在每一个时刻，单组信号发射装置通过发射天线向移动检测装置的接收天线发送无线信号，移动检测装置测量来自信号发射装置的无线信号功率；

通过以上至少两个不同时刻计算得到的功率，继续计算功率变化量；将功率变化量与事先设置的移动门限值和静止门限值比较，并判断是否发生移动；其比较及判断准则如下：

如果功率变化量＞移动门限值，则发生移动；如果功率变化量＜静止门限值，则未发生移动。

一种位置移动检测设备的位置移动检测方法，步骤如下：(多组)

选定至少两个不同的时刻，在每一个时刻，多组信号发射装置通过发射天线向移动检测装置的接收天线发送无线信号，移动检测装置测量来每组自信号发射装置的无线信号功率并同时计算多组信号发射装置的平均功率；

通过以上至少两个不同时刻计算得到的平均功率，继续计算平均功率变化量；将平均功率变化量与事先设置的移动门限值和静止门限值比较，并判断是否发生移动；其比较及判断准则如下：

如果平均功率变化量＞移动门限值，则发生移动；如果平均功率变化量＜静止门限值，则未发生移动。

判断是否发生移动；其比较及判断准则适用于似然概率，其比较及判断准则如下：

计算移动似然对数＝功率变化量/移动门限值的对数；计算静止似然对数＝静止门限值/功率变化量的对数；

如果移动似然对数＞0，则发生移动；如果静止似然对数＞0，则未发生移动。

相较于现有技术，本发明实现成本低，无需为了实现本发明而建设特别的无线基础设施或进行通信协议改动，包括通讯基站，WiFi AP等一般无线发射设备均可用于检测；

复杂度低，由于无需进行信道响应或相位测量，无需阵列天线或复杂的信道检测算法，同时接受信号强度指示量RSSI一般很容易获得，这大大降低了实现复杂度；

功耗较低，由于功率观测无需发射信号，因而仅需射频接收功能，实现较简单，因此功耗不大，适合在电池供电的设备中实现。

准确度高。经过实际测量，在选取合适的阕值的条件下，本方法对位移检测的准确度可以达到95％以上。

附图说明

图1为本发明一种位置移动检测设备的结构示意图。

图中：1、移动检测装置；2、接收器；3、接收天线；4、无线信号；5、发射天线；6、信号发射装置。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

根据图1所示，一种位置移动检测设备，包括移动检测装置1和信号发射装置6，所述移动检测装置包括有相互连接的接收器2和接收天线3，所述信号发射装置包括有发射器和发射天线5，所述发射天线和接收天线之间通过无线信号4传送数据；所述信号发射装置6的数量设置为至少一组，当然可以无限组，比如P1、P2…PN。

一种位置移动检测设备的位置移动检测方法，步骤举例如下：

选定第一个时刻T1，多组信号发射装置通过发射天线向移动检测装置的接收天线发送无线信号，移动检测装置通过发来的无线信号实时测量来自信号发射装置的功率PN_1；移动检测装置计算多组信号发射装置的平均功率Sum(PN_1)/N；

选定第二个时刻T2，多组信号发射装置通过发射天线向移动检测装置的接收天线发送无线信号，移动检测装置通过发来的无线信号实时测量来自信号发射装置的功率PN_2；移动检测装置计算多组信号发射装置的平均功率Sum(PN_2)/N；

通过以上两个时刻计算得到的平均功率，继续计算平均功率变化量delta_P＝abs(Sum(PN_1)/N-Sum(PN_2)/N)；将平均功率变化量与事先设置的移动门限值delta_P_moved和静止门限值delta_P_not_moved比较，并判断是否发生移动；其比较及判断准则如下：

如果平均功率变化量＞移动门限值，即delta_P＞delta_P_moved，则发生移动；

如果平均功率变化量＜静止门限值，即delta_P＜delta_P_not_moved，则未发生移动。

当然在判断是否发生移动时；其比较及判断准则适用于似然概率。比如：

计算移动似然对数Log_likelihood_moved＝log(delta_P/delta_P_moved)；计算静止似然对数Log_likelihood_not_moved＝log(delta_P_not_moved/delta_P)；

如果Log_likelihood_moved＞0，则发生移动；

否则如果Log_likelihood_not_moved＞0，则未发生移动。

本发明仅需观测无线信号的接收功率。目前的系统一般都支持接收设备对周边无线系统的到达功率检测，比如手机能够连续的观测周边基站的信号强度，计算出接收信号强度指示(RSSI)并报告给自己的操作系统和远方的基站；WiFi设备也会周期性的扫描周边所有的WiFi AP，并将各AP的RSSI报告给设备的操作系统，等等。与信道响应或相位测量不同，这些RSSI测量无需测量设备接入被测的基站或AP，其值在无线系统的应用层可轻易的获取，因而很方便针对场景进行优化。

本发明根据实际通信系统的特点，引入统计处理以提高判断精度。我们假设周边存在多个不同的发射机，这些发射机的发射功率不变，位置也不变。这些假设在实际系统中一般是成立的，比如移动通信中，基站的位置和发射功率短期内不会变化；WiFi系统中，WiFi AP的位置和发射功率短期内也不会发生变化。这些假设的成立使得能够收集一定时间范围内的RSSI测量值进行统计处理，从而提高判断的精度。比如通过收集一定时间范围内各的RSSI值，并进行算术平均得到某个位置在该时刻的平均RSSI值。通过该平均RSSI值检测位置变化更加准确可靠；同时，可以针对不同的场景选取平均的参数，比如在快速移动时选取较少的平均次数，而在慢速时选取较高的平均次数等等。

本发明仅进行相对位置测量，无需复杂的绝对位置测量。与传统的基于GPS或基站的位移检测相比，新的位移检测不要求检测用户的绝对位置，只需通过将两次功率测量的相对差值，与预先设定的门限值进行比较，便可判断位置是否发生移动。由于无线信道容易受空间特性和时间的影响，相对值测量避免了RSSI绝对值不停抖动给位置检测所带来的不利影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (4)

1.一种位置移动检测设备，其特征在于：包括移动检测装置和信号发射装置，所述移动检测装置包括有相互连接的接收器和接收天线，所述信号发射装置包括有发射器和发射天线，所述发射天线和接收天线之间通过无线信号传送数据；所述信号发射装置的数量设置为至少一组。

2.一种如权利要求1所述的位置移动检测设备的位置移动检测方法，步骤如下：

选定至少两个不同的时刻，在每一个时刻，单组信号发射装置通过发射天线向移动检测装置的接收天线发送无线信号，移动检测装置测量来自信号发射装置的无线信号功率；

通过以上至少两个不同时刻计算得到的功率，继续计算功率变化量；将功率变化量与事先设置的移动门限值和静止门限值比较，并判断是否发生移动；其比较及判断准则如下：

如果功率变化量＞移动门限值，则发生移动；如果功率变化量＜静止门限值，则未发生移动。

3.一种如权利要求1所述的位置移动检测设备的位置移动检测方法，步骤如下：

选定至少两个不同的时刻，在每一个时刻，多组信号发射装置通过发射天线向移动检测装置的接收天线发送无线信号，移动检测装置测量来每组自信号发射装置的无线信号功率并同时计算多组信号发射装置的平均功率；

通过以上至少两个不同时刻计算得到的平均功率，继续计算平均功率变化量；将平均功率变化量与事先设置的移动门限值和静止门限值比较，并判断是否发生移动；其比较及判断准则如下：

如果平均功率变化量＞移动门限值，则发生移动；如果平均功率变化量＜静止门限值，则未发生移动。

4.根据权利要求2或3所述的位置移动检测设备的位置移动检测方法，其特征在于，判断是否发生移动；其比较及判断准则适用于似然概率，其比较及判断准则如下：

计算移动似然对数＝功率变化量/移动门限值的对数；计算静止似然对数＝静止门限值/功率变化量的对数；

如果移动似然对数＞0，则发生移动；如果静止似然对数＞0，则未发生移动。

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