CN105334496A - 室内定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了室内定位方法，所述室内定位方法包括以下步骤：(A1)根据终端信号强度与距离间的映射关系处理布置的各AP之间的收发信号强度，从而获知室内信道参数；(A2)根据各AP上报的其接收到的终端的信号强度选择映射关系，利用选择的映射关系获知终端到AP的距离；(A3)利用所述距离及AP的坐标而获知终端的坐标。本发明具有定位精确、简单等优点。

Description

室内定位方法

技术领域

本发明涉及定位，尤其涉及室内定位方法。

背景技术

定位技术的目标是获得空间信息，以获取社会信息和信息查询的功能。在区域监测、人员跟踪等无线传感器网络的应用领域，位置信息至关重要、人员位置均是传感器网络应用中的重要信息。然而目前的室内定位技术存在着诸多问题。

目前GPS或A-GPS技术已经能够为用户提供跟很高精度的室外定位服务。当前的室内定位技术主要依据：无线局域网、蓝牙、超宽带、超声波和无线射频识别等技术。主要依据测距的定位方法和基于特征匹配的定位方法来进行室内定位，后者在一定程度能达到很高的精度，但需要前期进行大量的数据采集，在匹配搜索计算时复杂度较高。在测距定位方法中主要有依据传播时间、信号抵达时间差、信号抵达角度和接受信号强度RSS。基于时间基准的定位方法会受到非视距因素的影响，基于抵达角度的测距方法需要额外添加硬件从而增加了成本。目前基于RSS的测距方法因为能提供廉价的定位方法，并且节点无需添加任何部件而被广泛的应用。

因此完全依靠现在的室内定位方法很难满足当前的技术需求，如何寻找新的方法来解决当前技术中的不足，在能不添加其它硬件设备又拥有较低的计算复杂度成为当前研究的技术难题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种定位精确、迅速的室内定位方法。

本发明的发明目的通过以下技术方案得以实现：

室内定位方法，所述室内定位方法包括以下步骤：

(A1)根据终端信号强度与距离间的映射关系处理布置的各AP之间的收发信号强度，从而获知室内信道参数；

(A2)根据各AP上报的其接收到的终端的信号强度选择映射关系，利用选择的映射关系获知终端到AP的距离；

(A3)利用所述距离及AP的坐标而获知终端的坐标。

根据上述的室内定位方法，优选地，所述终端信号强度与距离间的映射关系为：

$P_r\left(d\right)\[dB\]=PL\left(d_0\right)\[dB\]-10\mathrm{\α}\·log\left(\frac{d}{d_0}\right)-{\mathrm{\ΣWAF}}_i\[dB\],$ 获得α、PL(d₀)及WAF；

d₀为参考距离，PL(d₀)是参考距离d₀处的接收到的信号强度，d是收发两端之间的距离，P_r(d)是接收到的信号的强度，α为路径损耗因子，WAF_i为AP与终端之间相隔的第i堵墙的隔墙衰减；所述信道参数为α、PL(d₀)及WAF。

根据上述的室内定位方法，优选地，步骤(A2)中映射关系的具体选择方式为：

如AP上报的终端的信号强度均不大于Δ₁，选择的映射关系为步骤(A1)中的映射关系；

如至少一个AP上报的终端的信号强度大于Δ₁，选择的映射关系为：

$P_r\left(d\right)\[dB\]=PL\left(d_0\right)\[dB\]-10\mathrm{\α}\·log\left(\frac{d}{d_0}\right);$

d₀为参考距离，PL(d₀)是参考距离d₀处的接收到的信号强度，d是收发两端之间的距离，P_r(d)是接收到的信号的强度，α为路径损耗因子。

根据上述的室内定位方法，优选地，所述d₀为1m。

根据上述的室内定位方法，优选地，所述Δ₁为-45dB。

根据上述的室内定位方法，优选地，所述AP收集终端的MAC及RSS信息，并定时上报给AC。

根据上述的室内定位方法，优选地，终端的坐标的计算方式为：

以上报的信号强度大于Δ₁的AP的位置为圆心、计算出的距离d为半径做圆：

若仅有一个圆，则所述终端的坐标处于该圆中；

若仅有二个圆，则二个圆的交汇点或二个圆心间连线与圆的交汇点的坐标的均值为所述待定位终端的坐标；

若为三个以上圆，去除两两不相交的圆，则三个以上圆的交汇点的坐标的均值为所述待定位终端的坐标。

根据上述的室内定位方法，优选地，信道参数的获得方式为：

利用AP之间的测试的信号强度，使用多元线性回归法获取信道参数α、PL(d₀)及WAF。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

根据不同的环境使用不同的模型，通过对AP之间的相互测量来进行信道参数的计算，通过不断地对信道参数的重新计算来抑制环境的变化对参数的影响，从而更接近真实的环境增加的定位的精确度；

不需要在前期做大量的数据采集，减少了数据的存储和定位计算的复杂度，使定位更加迅速。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1为本发明实施例的室内定位方法的流程图。

具体实施方式

图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例：

图1示意性地给出了本发明实施例的室内定位方法的流程图，如图1所示，所述室内定位方法包括以下步骤：

(A1)根据终端信号强度与距离间的映射关系处理布置的各AP之间的收发信号强度，从而获知室内信道参数，具体方式为：

AP设备通过proberequest报文收集客户端的MAC和RSS信息，并缓存起来，AP每10秒将缓存信息、AP的MAC，终端MAC以及终端RSS上报给AC，在存储时按终端的RSS由强到弱进行存储，每上报完成后，清除缓存记录；

终端接收信号强度与距离之间的映射关系可用公式(1)表示：

$P_r\left(d\right)\[dB\]=PL\left(d_0\right)\[dB\]-10{\mathrm{\αlog}}_{10}\left(\frac{d}{d_0}\right)-{\mathrm{\ΣWAF}}_i\[dB\]---\left(1\right)$

d₀为参考距离，优选值为1m；PL(d₀)是参考距离d₀处的接收到的信号强度，d是收发两端之间的距离，P_r(d)是接收到的信号的强度，α为路径损耗因子，WAF_i为AP与终端之间相隔的第i堵墙的隔墙衰减。

在部署某场所AP时，记录每个AP的具体位置，并记录各个AP之间的隔墙数。利用AP之间的测试的信号强度，使用多元线性回归法获取室内信道参数α、PL(d₀)及WAF。如：一个AP旁边能够被其它三个以上的AP检查到信号，根据公式(2)列出每个AP对应的方程，再根据多元线性回归法计算出室内信道参数值。如方程少于3个，α、PL(d₀)及WAF根据临近的AP室内信道参数值来计算，该三个参数值为临近AP对应的参数值的均值。每隔设定的时间(可人为设定)进行一次计算，从而可以实时的更新区域内的信道参数。

(A2)根据各AP上报的其接收到的终端的信号强度选择映射关系，利用选择的映射关系获知终端到AP的距离，具体为：

如AP上报的终端的信号强度均不大于Δ₁(Δ₁为-45dB)，选择的映射关系为步骤(A1)中的映射关系；

如至少一个AP上报的终端的信号强度大于Δ₁，选择的映射关系为：

$P_r\left(d\right)\[dB\]=PL\left(d_0\right)\[dB\]-10\mathrm{\α}\·log\left(\frac{d}{d_0}\right);---\left(2\right)$

d₀为参考距离，PL(d₀)是参考距离d₀处的接收到的信号强度，d是收发两端之间的距离，P_r(d)是接收到的信号的强度，α为路径损耗因子。

(A3)利用所述距离及AP的坐标而获知终端的坐标，具体方式为：

若选择公式(2)中的映射关系，以上报的信号强度大于Δ₁的AP的位置为圆心、计算出的距离d为半径做圆：

若仅有一个圆，则所述终端的坐标处于该圆中；

若仅有二个圆，则二个圆的交汇点或二个圆心间连线与圆的交汇点的坐标的均值为所述终端的坐标；

若为三个以上圆，去除两两不相交的圆，则三个以上圆的交汇点的坐标的均值为所述终端的坐标；

若选择公式(1)中的映射关系，以上报的AP的位置为圆心、计算出的距离d为半径做圆：

若仅有一个圆，则所述终端的坐标处于该圆中；

若仅有二个圆，则二个圆的交汇点或二个圆心间连线与圆的交汇点的坐标的均值为所述终端的坐标；

若为三个以上圆，去除两两不相交的圆，则三个以上圆的交汇点的坐标的均值为所述终端的坐标。

Claims (8)

1.室内定位方法，所述室内定位方法包括以下步骤：

(A1)根据终端信号强度与距离间的映射关系处理布置的各AP之间的收发信号强度，从而获知室内信道参数；

(A2)根据各AP上报的其接收到的终端的信号强度选择映射关系，利用选择的映射关系获知终端到AP的距离；

(A3)利用所述距离及AP的坐标而获知终端的坐标。

2.根据权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于：所述终端信号强度与距离间的映射关系为：

$P_r\left(d\right)\[dB\]=PL\left(d_0\right)\[dB\]-10\mathrm{\α}\·\log \left(\frac{d}{d_0}\right)-{\mathrm{\ΣWAF}}_i\[dB\],$ 获得α、PL(d₀)及WAF；

d₀为参考距离，PL(d₀)是参考距离d₀处的接收到的信号强度，d是收发两端之间的距离，P_r(d)是接收到的信号的强度，α为路径损耗因子，WAF_i为AP与终端之间相隔的第i堵墙的隔墙衰减；所述信道参数为α、PL(d₀)及WAF。

3.根据权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于：步骤(A2)中映射关系的具体选择方式为：

如AP上报的终端的信号强度均不大于Δ₁，选择的映射关系为步骤(A1)中的映射关系；

如至少一个AP上报的终端的信号强度大于Δ₁，选择的映射关系为：

$P_r\left(d\right)\[dB\]=PL\left(d_0\right)\[dB\]-10\mathrm{\α}\·log\left(\frac{d}{d_0}\right);$

d₀为参考距离，PL(d₀)是参考距离d₀处的接收到的信号强度，d是收发两端之间的距离，P_r(d)是接收到的信号的强度，α为路径损耗因子。

4.根据权利要求2或3所述的室内定位方法，其特征在于：所述d₀为1m。

5.根据权利要求3所述的室内定位方法，其特征在于：所述Δ₁为-45dB。

6.根据权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于：所述AP收集终端的MAC及RSS信息，并定时上报给AC。

7.根据权利要求3所述的室内定位方法，其特征在于：终端的坐标的计算方式为：

以上报的信号强度大于Δ₁的AP的位置为圆心、计算出的距离d为半径做圆：

若仅有一个圆，则所述终端的坐标处于该圆中；

若仅有二个圆，则二个圆的交汇点或二个圆心间连线与圆的交汇点的坐标的均值为所述终端的坐标；

若为三个以上圆，去除两两不相交的圆，则三个以上圆的交汇点的坐标的均值为所述终端的坐标。

8.根据权利要求2所述的室内定位方法，其特征在于：信道参数的获得方式为：

利用AP之间的测试的信号强度，使用多元线性回归法获取信道参数α、PL(d₀)及WAF。