CN104284418A - 一种商业中心内部移动节点用户信号的定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种商业中心内部移动节点用户信号的定位方法，包括：将商业中心内部三维空间分裂成多个子空间，并确定子空间大小；将无线接入点放置在各子空间的中心位置，并记录和确定其在整个三维空间中的坐标值；根据移动节点用户接收到的信号强度值计算出路径损耗值；将所述路径损耗值代入视距路径损耗模型中计算出移动节点用户与各无线接入点之间的距离；根据各无线接入点的坐标值以及所述距离，利用三边法确定出移动节点用户的坐标位置。本发明能有效减少或避免商业中心内部存在信号覆盖盲区或弱覆盖区域，能有效提高WIFI信号传输稳定性，并最终提高定位精度。

Description

一种商业中心内部移动节点用户信号的定位方法

技术领域

本发明属于信号定位技术领域，尤其涉及一种商业中心内部移动节点用户信号的定位方法。

背景技术

无线信号在人口密集、流动性大、传播环境复杂的室内大型商场的传输过程中，由于发生反射、散射或延迟，导致无线信号产生多径效应，特别是在人流量巨大、人员不停地移动的商业场合。同时，这些商业中心内部许多覆盖区域存在盲区、弱覆盖、阻挡等因素导致大多数WIFI信号传输的不稳定，从而降低最终的定位精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种商业中心内部移动节点用户信号的定位方法，旨在解决商业中心内部无线信号传输不稳定、定位精度差的问题。

本发明是这样实现的，一种商业中心内部移动节点用户信号的定位方法，包括以下步骤：

步骤S1、将商业中心内部三维空间分裂成多个子空间，并确定子空间大小；

步骤S2、将无线接入点放置在各子空间的中心位置，并记录和确定其在整个三维空间中的坐标值；

步骤S3、根据移动节点用户接收到的信号强度值计算出路径损耗值；

步骤S4、将所述路径损耗值代入视距路径损耗模型中计算出移动节点用户与各无线接入点之间的距离；

步骤S5、根据各无线接入点的坐标值以及所述距离，利用三边法确定出移动节点用户的坐标位置。

优选地，在步骤S3中，路径损耗值的计算公式定义为：

P_R(d)＝P_T+G_T-PL_pathloss   (1)

其中，PL_pathloss为路径损耗值；P_R(d)为接收信号强度指示RSSI(dBm)；P_T为发射信号功率(dBm)；G_T为发射天线增益。

优选地，在步骤S4中，所述路径损耗模型用函数定义为：

PL_pathloss＝20lgf+Nlgd+P_f(n)-28   (2)

式中，PL_pathloss为路径损耗值；f为工作频率；N为衰减因子(10*n)；d为发射和接收之间的距离；n为发射与接收相差的楼层；n＝1为发射和接收在同一楼层；P_f(n)为楼层渗透系数。

优选地，在步骤S5中，所述三边法具体为：

将三个无线接入点与移动节点用户之间的距离代入式(3)中，得到移动节点用户的坐标位置；其中，式(3)如下所示：

(x-x1)²+(y-y1)²+(z-z1)²＝R1²

(x-x2)²+(y-y2)²+(z-z2)²＝R2²

(x-x3)²+(y-y3)²+(z-z3)²＝R3²   (3)

式中，三个无线接入点的坐标分别为A1(x1，y1，z1)、A2(x2，y2，z2)、A3(x3，y3，z3)；R1、R2、R3分别为三个无线接入点与移动节点用户之间的距离。

相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：本发明能有效减少或避免商业中心内部存在信号覆盖盲区或弱覆盖区域，能有效提高WIFI信号传输稳定性，并最终提高定位精度。

附图说明

图1是本发明商业中心内部移动节点用户信号的定位方法的步骤流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明克服现有技术的不足，提供一种商业中心内部移动节点用户信号的定位方法，通过MIMO技术协同三维空间分裂将整个空间划分成不同大小的子空间，并在每个子空间中放置一个多天线的AP以实现信号的全面覆盖。在本发明中，针对目前所研究的短距离无线技术，本发明采用成熟的WIFI技术进行无线室内定位有着以下的优势：1、无线电波的覆盖范围广，WIFI的覆盖半径可达100m左右；2、WIFI技术的传输速度快，目前市面使用的无线路由可达300Mbps，非常符合个人和社会信息化的需求；3、WIFI设备成本非常低；4、组网非常灵活；5、实际布局中不需要布线，可以不受布线条件的限制。更具体的，本发明商业中心内部移动节点用户信号的定位方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S1、将商业中心内部三维空间分裂成多个子空间，并确定子空间大小。

在步骤S1中，由于商业中心内部场地布局各不相同，例如某些场地在布局的时候放置展台等必备物品很多，导致无线信号的传播环境相对恶劣；与此同时某些场地人流量流动性很大，而某些场地人流量比较集中，无线信号的传播环境同样相对会很恶劣，在实际过程中，本发明将这些复杂的无线信号传播环境划分成更小的子空间；而无线环境相对单一的，则可以划分一个更大的子空间来建立模型。

在本发明中，将大型会展中心、超市、商场等三维空间分裂成多个子空间如同小区分裂，根据不同情况(如人流量)与环境(如柜台等阻挡物分布)来确定子空间的大小，从而确保每个子空间都能建立一个视距模型。

步骤S2、将无线接入点放置在各子空间的中心位置，并记录和确定其在整个三维空间中的坐标值。

在步骤S2中，假定三个无线接入点的坐标分别为A1(x1，y1，z1)、A2(x2，y2，z2)、A3(x3，y3，z3)。

步骤S3、根据移动节点用户接收到的信号强度值计算出路径损耗值。

在步骤S3中，路径损耗值的计算公式定义为：

P_R(d)＝P_T+G_T-PL_pathloss   (1)

其中，PL_pathloss为路径损耗值；P_R(d)为接收信号强度指示RSSI(dBm)；P_T为发射信号功率(dBm)；G_T为发射天线增益。

将步骤S2中三个无线接入点至移动节点用户处的信号强度值代入到公式(1)中，分别计算出各无线接入点至移动节点用户处的路径损耗值。

步骤S4、将所述路径损耗值代入视距路径损耗模型中计算出移动节点用户与各无线接入点间的距离。

在步骤S4中，所述视距路径损耗模型用函数定义为：

PL_pathloss＝20lgf+Nlgd+P_f(n)-28   (2)

式中，PL_pathloss为路径损耗值；f为工作频率；N为衰减因子(10*n)；d为发射和接收之间的距离；n为发射与接收相差的楼层；n＝1为发射和接收在同一楼层；P_f(n)为楼层渗透系数。

将步骤S3中得到的三个无线接入点处的路径损耗值代入到公式(2)中计算得到三个无线接入点与移动节点用户之间的距离R1、R2、R3。

步骤S5、根据各无线接入点的坐标值以及所述距离，利用三边法确定出移动节点用户的坐标位置。

在步骤S5中，所述三边法用函数定义为：

(x-x1)²+(y-y1)²+(z-z1)²＝R1²

(x-x2)²+(y-y2)²+(z-z2)²＝R2²

(x-x3)²+(y-y3)²+(z-z3)²＝R3²   (3)

将三个无线接入点的坐标分别为A1(x1，y1，z1)、A2(x2，y2，z2)、A3(x3，y3，z3)、以及三个无线接入点与移动节点用户之间的距离R1、R2、R3代入到式(3)中，得到移动节点用户的坐标位置，即实现对移动节点用户的准确定位。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种商业中心内部移动节点用户信号的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、将商业中心内部三维空间分裂成多个子空间，并确定子空间大小；

步骤S2、将无线接入点放置在各子空间的中心位置，并记录和确定其在整个三维空间中的坐标值；

步骤S3、根据移动节点用户接收到的信号强度值计算出路径损耗值；

步骤S4、将所述路径损耗值代入视距路径损耗模型中计算出移动节点用户与各无线接入点间的距离；

步骤S5、根据各无线接入点的坐标值以及所述距离，利用三边法确定出移动节点用户的坐标位置。

2.如权利要求1所述的商业中心内部移动节点用户信号的定位方法，其特征在于，在步骤S3中，路径损耗值的计算公式定义为：

P_R(d)＝P_T+G_T-PL_pathloss                           (1)

其中，PL_pathloss为路径损耗值；P_R(d)为接收信号强度指示RSSI(dBm)；P_T为发射信号功率(dBm)；G_T为发射天线增益。

3.如权利要求2所述的商业中心内部移动节点用户信号的定位方法，其特征在于，在步骤S4中，所述视距路径损耗模型用函数定义为：

PL_pathloss＝20lg f+Nlg d+P_f(n)-28                      (2)

式中，PL_pathloss为路径损耗值；f为工作频率；N为衰减因子(10*n)；d为发射和接收之间的距离；n为发射与接收相差的楼层；n＝1为发射和接收在同一楼层；P_f(n)为楼层渗透系数。

4.如权利要求3所述的商业中心内部移动节点用户信号的定位方法，其特征在于，在步骤S5中，所述三边法具体为：

将三个无线接入点与移动节点用户之间的距离代入式(3)中，得到移动节点用户的坐标位置；其中，式(3)如下所示：

(x-x1)²+(y-y1)²+(z-z1)²＝R1²

(x-x2)²+(y-y2)²+(z-z2)²＝R2²

(x-x3)²+(y-y3)²+(z-z3)²＝R3²                        (3)

式中，三个无线接入点的坐标分别为A1(x1，y1，z1)、A2(x2，y2，z2)、A3(x3，y3，z3)；R1、R2、R3分别为三个无线接入点与移动节点用户之间的距离。