CN105979581A - 一种基于功率差的室内定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于功率差的室内定位方法，涉及无线通信技术领域。本方法分别根据任意两个信号接入点的接入点信息和位置信息计算移动终端的第一位置轨迹和第二位置轨迹，然后根据第一位置轨迹和第二位置轨迹的误差区域的交集区域确定移动终端的坐标位置。本发明操作简单、成本低廉、易于推广，能减小误差累计，使定位精度优于1.5米，对移动终端的定位更加准确。

Description

一种基于功率差的室内定位方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种基于功率差的室内定位方法。
背景技术
随着第三代网络和智能手机的广泛应用，在移动互联网的强力推进下，基于位置的服务(Location Based Service，简称LBS)正被越来越多的用户接受，用户已经习惯利用手机查看周边地图和进行定位导航。
目前常用的测距方式有GPS测距、红外线测距、超声波测距和RSSI测距等，GPS、红外线和超声波测距都需要额外的硬件，增加了节点的硬件成本和尺寸，GPS和红外线测距误差较大，而利用超声方法测距很准确，测距误差只有10cm，但是受气温湿度等的影响较大。基于RSSI的定位无需额外硬件，利用对接收无线信号的强度判断，推导收发节点间的距离，不需要额外的硬件设备，具有成本低，易实现的优点。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，设计出一种基于功率差的室内定位方法。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于功率差的室内定位方法，包括如下步骤：
步骤1.1：移动终端向不在同一直线上的多个信号接入点发送无线信号；
步骤1.2：分别根据任意两个信号接入点的接入点信息和位置信息计算移动终端的第一位置轨迹和第二位置轨迹；
步骤1.3：所述第一位置轨迹和第二位置轨迹的交点即为移动终端的坐标位置；
步骤1.4：将移动终端的坐标位置与预先得到的室内地图信息进行匹配，确定移动终端的实际地理位置。
所述步骤1.2中计算移动终端的位置轨迹的具体步骤为：
步骤2.1：根据RSSI测距公式计算移动终端发送的无线信号到达任意两个信号接入点的功率差产生的距离差Δd；
步骤2.2：根据距离差Δd和两个信号接入点之间的距离L构建双曲线方程；
步骤2.3：所述构建的双曲线的左支或右支即为移动终端的位置轨迹；
所述步骤2.1中的RSSI测距公式为其中ΔRSSI为两个信号接入点接收到的同一无线信号的功率差，为两个信号接入点接收到的同一无线信号的信号强度的平均值，k为环境因子，数值大小取决于无线信号传播的环境。
所述步骤2.2中的构建的双曲线方程为其中Δd为无线信号到达任意两个信号接入点的功率差产生的距离差，L为两个信号接入点之间的距离。
所述信号接入点至少为三个。
所述确定第一位置轨迹采用的两个信号接入点与确定第二位置轨迹采用的两个信号接入点至少有一个不同。
本发明的积极有益效果：本发明操作简单、成本低廉、易于推广，通过采用无线信号到达两个信号接入点的功率差产生的距离差，然后构建双曲线方程，确定移动终端的位置轨迹，能减小误差累计，使定位精度优于1.5米，对移动终端的定位更加准确。
附图说明
图1为本发明的流程图
图2为信号接入点产生的双曲线的模型示意图
图中标号的含义为：1为第一信号接入点，2为第二信号接入点，3为第三信号接入点，4为移动终端的位置。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明的基于功率差的室内定位方法，包括如下步骤：
步骤1.1：移动终端向不在同一直线上的多个信号接入点发送无线信号，所述信号接入点至少为三个；
步骤1.2：分别根据任意两个信号接入点的接入点信息和位置信息计算移动终端的第一位置轨迹和第二位置轨迹；
步骤1.3：所述第一位置轨迹和第二位置轨迹的交点即为移动终端的坐标位置；
步骤1.4：将移动终端的坐标位置与预先得到的室内地图信息进行匹配，确定移动终端的实际地理位置。
在室内的天花板上安装多个用于接收无线信号的天线(信号接入点)，各个天线不位于同一直线上，携带移动终端的人在室内任何区域进行移动时所发出的无线信号，均能被各天线接收到。各天线在接收到无线信号后，会将所接收的信息传递给定位主机，定位主机对接入点信息进行处理。
对于一个待定位的移动终端，至少需要三个信号接入点接收该移动终端的所发出的无线信号。结合图2，本实施例以三个信号接入点为例，进行详细的说明，为了便于清楚准确的进行说明，现将三个信号接入点分别记为第一信号接入点、第二信号接入点和第三信号接入点。
定位主机根据接收到的第一信号接入点1和第二信号接入点2的接入点信息，通过RSSI测距公式计算移动终端发出的无线信号到达第一信号接入点1和第二信号接入点2的功率差产生的距离差Δd1，第一信号接入点1和第二信号接入点2之间的距离为L1，根据距离差Δd1和距离L1(即以第一信号接入点1和第二信号接入点2为焦点、距离差Δd1为常数)构建第一双曲线方程所述构建的第一双曲线的左支或右支即为移动终端的第一位置轨迹；
定位主机根据接收到的第三信号接入点3与第一信号接入点1(或第二信号接入点2)的接入点信息，通过RSSI测距公式计算移动终端发送的无线信号到达第三信号接入点3和第一信号接入点1(或第二信号接入点2)的功率差产生的距离差Δd2，第三信号接入点3和第一信号接入点1(或第二信号接入点2)之间的距离为L2，根据距离差Δd2和距离L2(即以第三信号接入点3和第一信号接入点1或第二信号接入点2为焦点、距离差Δd2为常数)构建第二双曲线方程所述构建的第二双曲线的左支或右支即为移动终端的第二位置轨迹；所述第一位置轨迹和第二位置轨迹的交点即为移动终端的坐标位置4。
将移动终端的坐标位置与预先得到的室内地图信息进行匹配，从而可以得到移动终端的实际地理位置，并在定位操作终端上进行显示。移动终端实时的向外发送无线信号，信号接入点实时的接收信号，然后经过定位主机和定位操作终端的数据处理，就可以实时的在定位操作终端显示出移动终端的位置信息，即对移动终端进行实时定位。
所述RSSI测距公式为其中ΔRSSI为两个信号接入点接收到的同一无线信号的功率差，为两个信号接入点接收到的同一无线信号的信号强度的平均值，k为环境因子，数值大小取决于无线信号传播的环境。
所述构建的双曲线方程为其中Δd为无线信号到达任意两个信号接入点的功率差产生的距离差，L为两个信号接入点之间的距离。
所述确定第一位置轨迹采用的两个信号接入点与确定第二位置轨迹采用的两个信号接入点至少有一个不同。
本发明操作简单、成本低廉、易于推广，能减小误差累计，经过多次试验测量，本申请的定位精度优于1.5米，对移动终端的定位更加准确。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种基于功率差的室内定位方法,其特征在于，包括如下步骤：
步骤1.1：移动终端向不在同一直线上的多个信号接入点发送无线信号；
步骤1.2：分别根据任意两个信号接入点的接入点信息和位置信息计算移动终端的第一位置轨迹和第二位置轨迹；
步骤1.3：所述第一位置轨迹和第二位置轨迹的交点即为移动终端的坐标位置；
步骤1.4：将移动终端的坐标位置与预先得到的室内地图信息进行匹配，确定移动终端的实际地理位置。
2.根据权利要求1所述的基于功率差的室内定位方法，其特征是：所述步骤1.2中计算移动终端的位置轨迹的具体步骤为：
步骤2.1：根据RSSI测距公式计算移动终端发送的无线信号到达任意两个信号接入点的功率差产生的距离差Δd；
步骤2.2：根据距离差Δd和两个信号接入点之间的距离L构建双曲线方程；
步骤2.3：所述构建的双曲线的左支或右支即为移动终端的位置轨迹。
3.根据权利要求2所述的基于功率差的室内定位方法，其特征是：所述步骤2.1中的RSSI测距公式为其中ΔRSSI为两个信号接入点接收到的同一无线信号的功率差，为两个信号接入点接收到的同一无线信号的信号强度的平均值，k为环境因子，数值大小取决于无线信号传播的环境。
4.根据权利要求2所述的基于功率差的室内定位方法，其特征是：所述步骤2.2中的构建的双曲线方程为其中Δd为无线信号到达任意两个信号接入点的功率差产生的距离差，L为两个信号接入点之间的距离。
5.根据权利要求1所述的基于功率差的室内定位方法，其特征是：所述信号接入点至少为三个。
6.根据权利要求1所述的基于功率差的室内定位方法，其特征是：所述确定第一位置轨迹采用的两个信号接入点与确定第二位置轨迹采用的两个信号接入点至少有一个不同。
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