CN103298108A - 一种等值带加权的无线定位方法及装置 - Google Patents

一种等值带加权的无线定位方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种等值加权定位方法和装置，在现有的多点定位方法的基础上，考虑了无线信号在传播过程中受到干扰而产生误差的情况，通过增加与目标点对应的等值带相邻的等值带确定多个待选目标定位区域，通过为每个等值带赋予加权系数，根据加权系数的和值大小最终判断目标定位区域。本发明与现有技术相比，定位更加准确，且技术原理简单，实施方便，具有较好的可行性。

Description

一种等值带加权的无线定位方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信系统中的定位技术，尤其涉及一种等值带加权无线定位方法及装置。
背景技术
无线定位技术应用越来越广泛，人们常见的GPS是一种卫星定位技术。还有许多近距离的定位技术，如：红外线定位技术、超声波定位技术、无线电定位技术等等，红外线、超声波都可以归入无线信号。无线信号传输的一个基本特点是信号随着传输距离的增加而不断地被衰减，因此，人们常常通过测量接收到的无线信号强度来计算其间的相对距离。无线信号传输的另一个特点是信号随着传输距离的增加而产生时延，人们也可以通过测量接收到的无线信号的时间差来计算其间的相对距离。有了相对距离的数据，再通过多点几何计算的方法，来确定目标最可能存在的区域。如果已知待定位的目标点与三个定位参考点之间的距离Ri，以三个定位参考点所在位置(Xi,Yi)为圆心，待定位的目标点与三个定位参考点的距离Ri为半径分别画圆，如图1所示，则三个圆的交点即为目标定位点所在的位置。
常规的无线定位技术经过多点采样，获得随着距离变化的时延、电平衰减等信息，再由这些信息，经过多边定位技术估计出目标的位置。这种方法，简单准确，被许多系统选用。但是，无线信号在传输过程中容易受到电磁环境噪声干扰的影响；由于建筑物、车辆等反射，又容易受到多径效应的影响；以及建筑物、植被等遮挡，还会受到非视距传输的影响等等。使得信号的传输随距离的变化并不是线性的。例如，有些无线信号的非视距传播性能不佳，当遇到建筑物时电平衰减严重；有些反射波甚至比经过衰减路径的直射波还要强，简单的多边定位计算常常产生很大的误差。例如，最简单的三点定位时，其中一点的电平受到较大的衰减时，不再有三个圆弧的交点。此时的目标定位近似区域成了一个三角区域，如图2所示。取由三圆组成的区域，交点分别为p1(x1,y1)、p2(x2,y2)、p3(x3,y3)。可以认为目标定位点就在图中阴影区域内，一般会取三角形的质心作为目标定位点的估计位置。即
Figure BDA00003259908300021
Figure BDA00003259908300022
这也会因为A、B、C的加权系数的不精确，也会导致最后定位结果出现一定的误差。
实际的应用环境中情况要远比上述情况复杂。当建筑物的外墙遮挡时，对许多无线信号会产生严重的衰减，一堵30厘米墙的衰减在近距离相当于5～10米空间传输距离；在较远距离时，30厘米墙的衰减甚至比30米空间传输距离的衰减还要大。当然可以对公式计算的结果进行修正。但是，当需要定位的目标很多时，计算就非常复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种等值带加权无线定位方法，更加准确的获得定位结果，同时大量简化运算；或者不需要经过复杂运算就可以更准确的获得定位结果。本发明的另一目的在于提供一种等值带加权无线定位装置。
本发明的目的通过以下技术方案实现：一种等值带加权无线定位方法，包括以下步骤：
（1）依次开启n个定位参考点，任意时刻只开启一个定位参考点；所述n≥3；分别测量每个定位参考点周围的信号信息；
（2对测量得到的信号信息数据量化后分层，为每个定位参考点建立等值带数据库并存储；
（3）依次开启n个定位参考点的信号源，任意时刻只开启一个定位参考点的信号源，需定位的目标定位点采集信号，根据信号信息分别调出各定位参考点对应的等值带、与该等值带相邻的等值带；
（4）将各等值带分别叠放在对应的平面图上，将n个等值带重叠的区域确定为待选目标定位区域；
（5）对步骤（4）中的各等值带赋予加权系数，加权系数根据测量到的信号信息赋值；
（6）分别对各待选区域的所有等值带的加权系数求和，取和值最大的待选目标定位区域为目标定位区域。
一种等值带加权无线定位装置，包括：
信号信息测量单元，在依次开启n个定位参考点时，用于分别测量每个定位参考点周围的信号信息；所述n个定位参考点在任意时刻只开启一个定位参考点；所述n≥3；
信号信息量化存储模块，用于对测量得到的信号信息数据量化后分层，为每个定位参考点建立等值带数据库并存储；
等值带调出模块，在依次开启n个定位参考点的信号源，任意时刻只开启一个定位参考点的信号源，信号信息测量单元对需定位的目标定位点采集信号信息后，用于根据信号信息分别调出各定位参考点对应的等值带、与该等值带相邻的等值带；
等值带处理模块，用于将等值带调出模块调出的各等值带分别叠放在对应的平面图上，将n个等值带重叠的区域确定为待选目标定位区域；
加权系数赋予模块，用于对各等值带赋予加权系数，加权系数根据测量到的信号信息赋值；
目标定位模块，用于分别对各待选区域的所有等值带的加权系数求和，取和值最大的待选目标定位区域为目标定位区域。
本发明在现有的多点定位方法的基础上，考虑了无线信号在传播过程中受到干扰而产生误差的情况，通过增加与目标点对应的等值带相邻的等值带确定多个待选目标定位区域，通过为每个等值带赋予加权系数，根据加权系数的和值大小最终判断目标定位区域。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：1、由于考虑了无线信号在传播过程中受到干扰而产生误差的情况，很好的解决了三个圆没有交点也能准确定位的问题；2、根据每个参考点，给予不一样的加权值，更切合实际情况，获得的定位结果更加准确；3、技术原理简单，实施方便，具有较好的可行性。
附图说明
图1为现有技术中理想状态下的三点定位法的示意图；
图2是现有技术中无线信号受到干扰情况下的三点定位法的示意图；
图3为地图上的等温带、等压带、等雨量带参考示意图；
图4为本发明一种等值带加权的无线定位方法流程图；
图5为本发明的实施例中定位参考点A的等值带示意图；
图6为本发明的实施例中定位参考点B的等值带示意图；
图7为本发明的实施例中定位参考点C的等值带示意图；
图8为本发明的实施例中实现等值带加权定位的示意图；
图9为本发明一种等值带加权的无线定位装置示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
在地理上，我们常常在地图上描述等温带、等压带、等雨量带，如图3所示。人们在日常生活中图中每条等值带代表同一区域的温度、气压、雨量相近，用图中若干条等值线的疏密程度描绘温度、气压、雨量的复杂变化。由此，我们引入等值带描绘无线信号在传输过程中受到噪声干扰、多径效应以及非视距传输影响产生变化的分层量化结果，很容易地解决了传输的非线性变化在复杂计算时的难题。可以考虑将等值带量化方法引入到无线定位系统中来，形成一种有效的无线定位技术。
本发明在现有的多点定位方法的基础上，考虑了无线信号在传播过程中受到干扰而产生误差的情况，通过增加与目标点对应的等值带相邻的等值带确定多个待选目标定位区域，通过为每个等值带赋予加权系数，根据加权系数的和值大小最终判断目标定位区域。
实施例一
如图4所示，本发明的等值带加权无线定位方法的一个具体实施方式包括以下步骤：
（1）依次开启n个定位参考点，任意时刻只开启一个定位参考点；所述n≥3；分别测量每个定位参考点周围的信号信息。一般情况下，n取3个即可；但有的时候为了更精确的定位，需要优选几个参考点，因此，可以考虑4～5个参考点，根据测试结果，再选择3个最佳的参考点；
（2对测量得到的信号信息数据量化后分层，为每个定位参考点建立等值带数据库并存储；
（3）依次开启n个定位参考点的信号源，任意时刻只开启一个定位参考点的信号源，需定位的目标定位点采集信号，根据信号信息分别调出各定位参考点对应的等值带、与该等值带相邻的等值带；
（4）将各等值带分别叠放在对应的平面图上，将n个等值带重叠的区域确定为待选目标定位区域；
（5）对步骤（4）中的各等值带赋予加权系数，加权系数根据测量到的信号信息赋值；
（6）分别对各待选区域的所有等值带的加权系数求和，取和值最大的待选目标定位区域为目标定位区域。
步骤（3）中根据信号信息分别调出各定位参考点对应的等值带、与该等值带相邻的等值带，具体为：根据信号信息分别调出各定位参考点对应的等值带、该等值带外一层的等值带、该等值带内一层的等值带。
下面以三个参考点为例对本发明的一种等值带加权无线定位方法进行详细的说明。
（1）依次开启A、B、C三个定位参考点，任意时刻只开启一个定位参考点，分别测量每个定位参考点周围的信号信息，信号信息包括信号强度、信号延迟时间中的一种或者两者。本实施例以信号强度为例说明。
（2对测量得到的信号信息数据量化后分层，为每个定位参考点建立等值带数据库并存储；定位参考点A、B、C的等值带分别如图5、图6、图7所示。
（3）依次开启A、B、C三个定位参考点，任意时刻只开启一个定位参考点，需定位的目标定位点采集信号，设目标定位点在定位参考点A开启时采集到的信号强度为IA，在定位参考点B开启时采集到的信号强度为IB，在定位参考点C开启时采集到的信号强度为IC，设等值带数据库中记录IA对应定位参考点A的等值带为A2，IB对应定位参考点B的等值带为B2,IC对应定位参考点C的等值带为C2，则从数据库中调出等值带A2、B2、C2；同时调出等值带A2、B2、C2的外一层等值带，分别为A1、B1、C1；调出等值带A2、B2、C2的内一层等值带，分别为A3、B3、C3；将各等值带分别叠放在对应的平面图上，如图8所示。
（4）将3个等值带重叠的类三角形区域确定为待选目标定位区域，即图8中的斜线标记的区域，即图中M1、N1、W1及等值线围成的区域M1N1W1；M2、N2、W2及等值线围成的区域M2N2W2；M2、N3、W3及等值线围成的区域M2N3W3。
（5）对等值带A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3赋予加权系数，加权系数根据测量到的信号强度或信号延迟时间赋值，本实施例中根据信号强度赋值加权系数的，强度大的加权系数大，强度小的加权系数小；对于根据延迟时间赋值加权系数的，延时长的加权系数小，延时短的加权系数大；
（6）分别对各待选区域的所有等值带的加权系数求和，取和值最大的待选目标定位区域为目标定位区域。
实施例二
如图9所示，本发明的等值带加权无线定位装置，包括：
信号信息测量单元21，在依次开启n个定位参考点时，用于分别测量每个定位参考点周围的信号信息。n个定位参考在任意时刻只开启一个定位参考点；一般情况下，n取3个即可；但有的时候为了更精确的定位，需要优选几个参考点，因此，可以考虑4～5个参考点，根据测试结果，再选择3个最佳的参考点；
信号信息量化存储模块22，用于对测量得到的信号信息数据量化后分层，为每个定位参考点建立等值带数据库并存储；
等值带调出模块23，在依次开启n个定位参考点的信号源，任意时刻只开启一个定位参考点的信号源，信号信息测量单元21对需定位的目标定位点采集信号后，用于根据信号信息分别调出各定位参考点对应的等值带、与该等值带相邻的等值带；
等值带处理模块24，用于将等值带调出模块调出的各等值带分别叠放在对应的平面图上，将n个等值带重叠的区域确定为待选目标定位区域；
加权系数赋予模块25，用于对各等值带赋予加权系数，加权系数根据测量到的信号信息赋值；
目标定位模块26，用于分别对各待选区域的所有等值带的加权系数求和，取和值最大的待选目标定位区域为目标定位区域。
上述信号信息测量单元测量的信号信息包括信号强度、信号延迟时间中的一种或者两者。
其中，等值带调出模块23根据信号信息分别调出各定位参考点对应的等值带、与该等值带相邻的等值带，具体为：
根据信号信息分别调出各定位参考点对应的等值带、该等值带外一层的等值带、该等值带内一层的等值带。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，如定位参考点可选用其他数目、信号信息可任意选择信号强度或信号延迟时间或其他，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种等值带加权无线定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）依次开启n个定位参考点，任意时刻只开启一个定位参考点；所述n≥3；分别测量每个定位参考点周围的信号信息；
（2对测量得到的信号信息数据量化后分层，为每个定位参考点建立等值带数据库并存储；
（3）依次开启n个定位参考点的信号源，任意时刻只开启一个定位参考点的信号源，需定位的目标定位点采集信号，根据信号信息分别调出各定位参考点对应的等值带、与该等值带相邻的等值带；
（4）将各等值带分别叠放在对应的平面图上，将n个等值带重叠的区域确定为待选目标定位区域；
（5）对步骤（4）中的各等值带赋予加权系数，加权系数根据测量到的信号信息赋值；
（6）分别对各待选区域的所有等值带的加权系数求和，取和值最大的待选目标定位区域为目标定位区域。
2.根据权利要求1所述的等值带加权无线定位方法，其特征在于，所述步骤（3）中所述根据信号信息分别调出各定位参考点对应的等值带、与该等值带相邻的等值带，具体为：根据信号信息分别调出各定位参考点对应的等值带、该等值带外一层的等值带、该等值带内一层的等值带。
3.一种等值带加权无线定位装置，其特征在于，包括：
信号信息测量单元，在依次开启n个定位参考点时，用于分别测量每个定位参考点周围的信号信息；所述n个定位参考点在任意时刻只开启一个定位参考点；所述n≥3；
信号信息量化存储模块，用于对测量得到的信号信息数据量化后分层，为每个定位参考点建立等值带数据库并存储；
等值带调出模块，在依次开启n个定位参考点的信号源，任意时刻只开启一个定位参考点的信号源，信号信息测量单元对需定位的目标定位点采集信号后，用于根据信号信息分别调出各定位参考点对应的等值带、与该等值带相邻的等值带；
等值带处理模块，用于将等值带调出模块调出的各等值带分别叠放在对应的平面图上，将n个等值带重叠的区域确定为待选目标定位区域；
加权系数赋予模块，用于对各等值带赋予加权系数，加权系数根据测量到的信号信息赋值；
目标定位模块，用于分别对各待选区域的所有等值带的加权系数求和，取和值最大的待选目标定位区域为目标定位区域。
4.根据权利要求3所述的等值带加权无线定位装置，其特征在于，所述等值带调出模块根据信号信息分别调出各定位参考点对应的等值带、与该等值带相邻的等值带，具体为：
根据信号信息分别调出各定位参考点对应的等值带、该等值带外一层的等值带、该等值带内一层的等值带。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016101656A1 (zh) * 2014-12-22 2016-06-30 上海斐讯数据通信技术有限公司 无线定位的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101520328A (zh) * 2009-04-01 2009-09-02 西北工业大学 地磁场线图匹配自主导航方法
CN101706536A (zh) * 2009-11-03 2010-05-12 山东大学 一种基于gis的电磁波自动监测与分析系统
CN102338866A (zh) * 2011-06-02 2012-02-01 西安理工大学 基于虚拟标签算法的无线射频室内定位方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101520328A (zh) * 2009-04-01 2009-09-02 西北工业大学 地磁场线图匹配自主导航方法
CN101706536A (zh) * 2009-11-03 2010-05-12 山东大学 一种基于gis的电磁波自动监测与分析系统
CN102338866A (zh) * 2011-06-02 2012-02-01 西安理工大学 基于虚拟标签算法的无线射频室内定位方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016101656A1 (zh) * 2014-12-22 2016-06-30 上海斐讯数据通信技术有限公司 无线定位的方法

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