CN105720943B - 基于rssi的滤波方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于RSSI的滤波方法及其系统，所述方法包括：对定位目标进行寻呼，获取RSSI数值；对p个RSSI数值进行中位值滤波，得到第一数组，所述p为大于3的整数；对所述第一数组进行IIR滤波，得到第二数组；对所述第二数组进行平均数计算，得到输出值。通过对RSSI数值进行中位值滤波，降低脉冲干扰的影响，可克服输入的RSSI值不稳定，波动大的缺点；通过IIR滤波，克服了输入比重过大导致输出波动过大的矛盾；通过对中位值滤波后的RSSI数值进行IIR滤波，有效平滑输出的波形，使输出的波形更稳定。

Description

基于RSSI的滤波方法及其系统
技术领域
本发明涉及RSSI定位技术领域，尤其涉及一种基于RSSI的滤波方法及其系统。
背景技术
随着计算机技术、互联网技术和无线技术的飞速发展，无线定位业务在军用、民用等领域的需求日益增长。在无线定位系统中，主要包括基于RSSI(Received SignalStrength Indication)的定位技术、基于信号到达时间(Time-of-Arrival：TOA)定位技术和信号到达角度(Angle-of-Arrival：AOA)的定位技术。AOA技术由于需要特殊的天线阵列，费用较高且不易实现。TOA技术需要严格的时间同步，否则会导致时钟偏差，影响定位精度。而RSSI信息较易获取，无需时间同步，因此在实际应用中一般采用RSSI信息来对目标进行定位。
RSSI值由于受环境因素影响较大，如多径、散射、电磁干扰、温度湿度、物体阻挡等等，使得RSSI的数值不稳定，具有较大的波动性，因此需要对接收到的RSSI数值进行相应的处理。
RSSI数值的不稳定性决定了在使用RSSI数值进行定位前，需要对其进行滤波处理，使其数值能够平滑输出，不会有太大的波动性。
常见的RSSI滤波算法有均值滤波、递推平均滤波、中位值滤波、高斯滤波、卡尔曼滤波、传统IIR滤波。均值滤波方法简单，且容易实现，但需要大量的样本库，当RSSI值波动较大时，无法获得平滑的输出结果。递推平均滤波对于周期性干扰具有较好的抑制作用，对于偶然的脉冲干扰则表现不佳。中位值滤波能克服偶然性干扰，但是样本不多的情况下也无法作出符合要求的波形。高斯滤波能够克服数值的不稳定性，但是对于阴影效应、能量反射等长时间的干扰问题处理效果欠佳。卡尔曼滤波能够减少噪声干扰对测量值的影响，稳定性好，但其实现相对复杂，且对于低速，缓慢运行的定位目标，滤波效果一般。传统IIR滤波实现复杂，参数需要动态调整，较难在实际中应用。
在公开号为1929683的专利公开文件中，提出了一种RSSI滤波方法，包含：(1)异常样本剔除步骤：将输入的接收总功率原始测量值M(n)与某一时刻的FIR平滑滤波值Z(n)进行比较，输出相应的测量值X(n)；(2)IIR滤波步骤：对相应的测量值X(n)进行IIR滤波，输出经IIR滤波的接收总功率估计值Y(n)；(3)FIR平滑滤波步骤：在某一时刻，对某一时段内的IIR滤波输出的接收总功率估计值Y(n)取平均，并由此得到该时刻用以判断接收总功率原始测量值M(n)与FIR平滑滤波输出值Z(n)相比结果是否大于预定门限值的参数值。但使用FIR滤波，将导致输出的RSSI值过于平缓，无法反映出目标位置的快速移动，且该方法中IIR滤波器中应用的是传统的IIR，参数调整较为不易。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于RSSI的滤波方法及其系统，提高RSSI值稳定性，降低波动性，提高滤波效果，使输出的波形更平滑，提高定位系统的实时性和准确性。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于RSSI的滤波方法，包括
对定位目标进行寻呼，获取RSSI数值；
对p个RSSI数值进行中位值滤波，得到第一数组，所述p为大于3的整数；
对所述第一数组进行IIR滤波，得到第二数组；
对所述第二数组进行平均数计算，得到输出值。
本发明还涉及一种基于RSSI的滤波系统，包括
获取模块，用于对定位目标进行寻呼，获取RSSI数值；
第一得到模块，用于对p个RSSI数值进行中位值滤波，得到第一数组，所述p为大于3的整数；
第二得到模块，用于对所述第一数组进行IIR滤波，得到第二数组；
第三得到模块，用于对所述第二数组进行平均数计算，得到输出值。
本发明的有益效果在于：通过对RSSI数值进行中位值滤波，降低脉冲干扰的影响，可克服输入的RSSI值不稳定，波动大的缺点；通过IIR滤波，克服了输入比重过大导致输出波动过大的矛盾；通过对中位值滤波后的RSSI数值进行IIR滤波，有效平滑输出的波形，使输出的波形更稳定。
附图说明
图1为本发明一种基于RSSI的滤波方法的流程图；
图2为本发明实施例一的方法流程图；
图3为本发明一种基于RSSI的滤波系统的结构示意图；
图4为本发明实施例二的系统结构示意图。
标号说明：
1、获取模块；2、第一得到模块；3、第二得到模块；4、第三得到模块；
21、获取单元；22、排序单元；23、去除单元；
31、输入单元；32、计算单元。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
本发明最关键的构思在于：将中位值滤波和IIR滤波相结合，抑制脉冲干扰，克服噪声的影响，输出平滑的波形。
请参阅图1，一种基于RSSI的滤波方法，包括
对定位目标进行寻呼，获取RSSI数值；
对p个RSSI数值进行中位值滤波，得到第一数组，所述p为大于3的整数；
对所述第一数组进行IIR滤波，得到第二数组；
对所述第二数组进行平均数计算，得到输出值。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：可克服输入的RSSI值不稳定，波动大的缺点，有效平滑输出的波形，使输出的波形更稳定。
进一步地，所述“对所述第一数组进行IIR滤波，得到第二数组”具体为：
输入第一数组x[i]，其中i为整数且i∈[0,t-1]，t为第一数组中数的个数；
根据公式y[i]＝x[i]+(1-1/2^n)*y[i-1]，z[i]＝1/2^n*y[i]计算得到第二数组z[i]，其中y[-1]＝0，n≥1。
由上述描述可知，通过改进后的IIR滤波，克服了输入比重过大导致输出波动过大的矛盾，使输出的波形相对平滑稳定，且对IIR滤波进行了改进，使参数调整更为容易。
进一步地，所述“对p个RSSI数值进行中位值滤波，得到第一数组”具体为：
获取p个RSSI值；
对所述p个RSSI值进行排序，得到排序序列；
去除所述排序序列中前q个RSSI值和后q个RSSI值，得到第一数组，所述q为大于0的整数且p-2q>0。
由上述描述可知，通过中位值滤波，克服了输入的RSSI值不稳定，波动大的缺点，去除脉冲干扰的影响，提高了滤波效果。
进一步地，p的取值范围为12-20，q的取值范围为2-5。
进一步地，所述“对所述第二数组进行平均数计算，得到输出值”具体为：对所述第二数组进行算术平均数计算，得到输出值。
由上述描述可知，通过平均数计算，可从多个RSSI数值中得到一个相对平稳的RSSI值，提高了整体的滤波效果。
本发明还提出了一种基于RSSI的滤波系统，包括
获取模块，用于对定位目标进行寻呼，获取RSSI数值；
第一得到模块，用于对p个RSSI数值进行中位值滤波，得到第一数组，所述p为大于3的整数；
第二得到模块，用于对所述第一数组进行IIR滤波，得到第二数组；
第三得到模块，用于对所述第二数组进行平均数计算，得到输出值。
进一步地，所述第二得到模块包括
输入单元，用于输入第一数组x[i]，其中i为整数且i∈[0,t-1]，t为第一数组中数的个数；
计算单元，用于根据公式y[i]＝x[i]+(1-1/2^n)*y[i-1]，z[i]＝1/2^n*y[i]计算得到第二数组z[i]，其中y[-1]＝0，n≥1。
进一步地，所述第一得到模块包括
获取单元，用于获取p个RSSI值；
排序单元，用于对所述p个RSSI值进行排序，得到排序序列；
去除单元，用于去除所述排序序列中前q个RSSI值和后q个RSSI值，得到第一数组，所述q为大于0的整数且p-2q>0。
进一步地，p的取值范围为12-20，q的取值范围为2-5。
进一步地，所述第三得到模块具体用于对所述第二数组进行算术平均数计算，得到输出值。
实施例一
请参照图1-2，本发明的实施例一为：一种基于RSSI的滤波方法，可应用于无线定位技术，包括如下步骤：
S1：对定位目标进行寻呼，使其上报RSSI数值，从而获取RSSI数值。
S2：当RSSI数值达到p个后，对p个RSSI值进行排序，得到排序序列；其中p为大于3的整数，优选取值范围为12-20，本实施例中p取12，即对12个获取到的RSSI值进行排序，可选地，可从大到小排序，也可以从小到大排序。
S3：去除所述排序序列的前q个RSSI值和后q个RSSI值，得到第一数组；其中，q为大于0的整数，优选取值范围为2-5，本实施例中q取2，即去掉前2个RSSI值和后2个RSSI值，第一数组中数的个数t＝p-2q，也就是说，本实施例中第一数组中数的个数为8。
S4：在IIR滤波器中输入第一数组x[i]，根据公式y[i]＝x[i]+(1-1/2^n)*y[i-1]，z[i]＝1/2^n*y[i]计算得到第二数组z[i]；其中i为整数且i∈[0,t-1]；y[i]为中间输出，所述公式为递推公式，y[i-1]由x[i-1]和y[i-2]决定，以此类推，可将y[i-1]看作是i-1个点的均值，因此输出y[i]不仅和当前输入x[i]有关，之前的节点值也占一定的权重，n≥1，n越大，所占的比重越大；z[i]的系数1/2^n，决定了曲线的收敛速度，克服了输入比重过大导致输出波动过大的矛盾。在本实施例中，令n＝2，i∈[0,7]，对y[0]进行计算时，由于y[i-1]的值还未获得，因此假设y[-1]＝0。
S5：对所述第二数组进行平均数计算，得到输出值；可选地，可进行算术平均数计算，也可以进行几何平均数或平方平均数等平均数计算。
本实施例中，先对12个RSSI值进行中位值滤波，可去除掉脉冲干扰，再进行IIR滤波，对去除掉脉冲干扰后的RSSI值进行运算后，输出的曲线会相对平滑稳定。
实施例二
请参照图3-4，本发明的实施例二为对应上述方法的一种基于RSSI的滤波系统，包括
获取模块1，用于对定位目标进行寻呼，获取RSSI数值；
第一得到模块2，用于对p个RSSI数值进行中位值滤波，得到第一数组，所述p为大于3的整数；
第二得到模块3，用于对所述第一数组进行IIR滤波，得到第二数组；
第三得到模块4，用于对所述第二数组进行平均数计算，得到输出值。
所述第一得到模块2包括
获取单元21，用于获取p个RSSI值；
排序单元22，用于对所述p个RSSI值进行排序，得到排序序列；
去除单元23，用于去除所述排序序列中前q个RSSI值和后q个RSSI值，得到第一数组，所述q为大于0的整数且p-2q>0。
其中，p的优选取值范围为12-20，q的优选取值范围为2-5。
所述第二得到模块3包括
输入单元31，用于输入第一数组x[i]，其中i为整数且i∈[0,t-1]，t为第一数组中数的个数；
计算单元32，用于根据公式y[i]＝x[i]+(1-1/2^n)*y[i-1]，z[i]＝1/2^n*y[i]计算得到第二数组z[i]，其中y[-1]＝0，n≥1。
所述第三得到模块4具体用于对所述第二数组进行算术平均数计算，得到输出值。
综上所述，本发明提供的一种基于RSSI的滤波方法及其系统，通过对RSSI数值进行中位值滤波，降低脉冲干扰的影响，可克服输入的RSSI值不稳定，波动大的缺点；通过IIR滤波，克服了输入比重过大导致输出波动过大的矛盾；通过对中位值滤波后的RSSI数值进行IIR滤波，有效平滑输出的波形，使输出的波形更稳定；通过平均数计算，可从多个RSSI数值中得到一个相对平稳的RSSI值，提高了整体的滤波效果。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于RSSI的滤波方法，其特征在于：包括
对定位目标进行寻呼，获取RSSI数值；
对p个RSSI数值进行中位值滤波，得到第一数组，所述p为大于3的整数；
对所述第一数组进行IIR滤波，得到第二数组；
对所述第二数组进行平均数计算，得到输出值；
所述“对所述第一数组进行IIR滤波，得到第二数组”具体为：
输入第一数组x[i]，其中i为整数且i∈[0,t-1]，t为第一数组中数的个数；
根据公式y[i]＝x[i]+(1-1/2^n)*y[i-1]，z[i]＝1/2^n*y[i]计算得到第二数组z[i]，其中y[-1]＝0，n≥1。
2.根据权利要求1所述的基于RSSI的滤波方法，其特征在于：所述“对p个RSSI数值进行中位值滤波，得到第一数组”具体为：
获取p个RSSI值；
对所述p个RSSI值进行排序，得到排序序列；
去除所述排序序列中前q个RSSI值和后q个RSSI值，得到第一数组，所述q为大于0的整数且p-2q>0。
3.根据权利要求2所述的基于RSSI的滤波方法，其特征在于：p的取值范围为12-20，q的取值范围为2-5。
4.根据权利要求1所述的基于RSSI的滤波方法，其特征在于：所述“对所述第二数组进行平均数计算，得到输出值”具体为：对所述第二数组进行算术平均数计算，得到输出值。
5.一种基于RSSI的滤波系统，其特征在于：包括
获取模块，用于对定位目标进行寻呼，获取RSSI数值；
第一得到模块，用于对p个RSSI数值进行中位值滤波，得到第一数组，所述p为大于3的整数；
第二得到模块，用于对所述第一数组进行IIR滤波，得到第二数组；
第三得到模块，用于对所述第二数组进行平均数计算，得到输出值；
所述第二得到模块包括
输入单元，用于输入第一数组x[i]，其中i为整数且i∈[0,t-1]，t为第一数组中数的个数；
计算单元，用于根据公式y[i]＝x[i]+(1-1/2^n)*y[i-1]，z[i]＝1/2^n*y[i]计算得到第二数组z[i]，其中y[-1]＝0，n≥1。
6.根据权利要求5所述的基于RSSI的滤波系统，其特征在于：所述第一得到模块包括
获取单元，用于获取p个RSSI值；
排序单元，用于对所述p个RSSI值进行排序，得到排序序列；
去除单元，用于去除所述排序序列中前q个RSSI值和后q个RSSI值，得到第一数组，所述q为大于0的整数且p-2q>0。
7.根据权利要求6所述的基于RSSI的滤波系统，其特征在于：p的取值范围为12-20，q的取值范围为2-5。
8.根据权利要求5所述的基于RSSI的滤波系统，其特征在于：所述第三得到模块具体用于对所述第二数组进行算术平均数计算，得到输出值。
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