CN108132458A - 室内测距方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

室内测距方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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CN108132458A CN201711407040.8A CN201711407040A CN108132458A CN 108132458 A CN108132458 A CN 108132458A CN 201711407040 A CN201711407040 A CN 201711407040A CN 108132458 A CN108132458 A CN 108132458A
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Abstract

本发明实施例公开了一种室内测距方法、装置、设备及存储介质。所述方法包括：获取待测点到Wi‑Fi节点组中任意一个节点的测量距离以及任意两个节点之间的距离；基于所述测量距离、所述节点距离，确定偏移四面体的体积；基于预设真实距离、所述节点距离，确定真实四面体的体积；获取所述待测点到Wi‑Fi节点组中任意一个节点的信号衰减值；获取偏移总体积；基于所述偏移总体积、所述偏移四面体的体积、所述真实四面体的体积、所述信号衰减值，和偏移总体积与偏移四面体的体积、真实四面体的体积、信号衰减值之间的关系，确定所述待测点到所述Wi‑Fi节点组中任意一个节点的真实距离。本发明实施例识别NLOS误差对室内测距的影响，提高测距的精度。

Description

室内测距方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明实施例涉及空间测距技术，尤其涉及一种室内测距方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着移动互联网的发展，人们对位置服务的需求越来越高，位置基础服务(Location Based Service，LBS)已经成为移动互联网应用的重要环节。
目前，在室内环境或建筑物密集的街道中时，由于卫星信号被建筑物等阻隔，导致卫星测距精度较低，难以达到测距的要求。基于Wi-Fi(Wireless Fidelity，无线保真)的无线访问节点(Wireless Access Point，AP)定期发送的信号中所含的RSS(Received SignalStrength，接收信号强度)信息可以实现测距，用户通过侦听周围环境中热点的位置及数量，检测每个AP的信号强度以及其对应的名称或媒体访问控制(Media Access Control，MAC)地址等信息，并将这些信息发送给定位服务器。服务器根据这些信息，查询每个AP在数据库的记录信息，进行运算，实现用户的定位。但是，由于室内环境中的障碍物比较多，Wi-Fi信号很多时候无法通过视距(Line of Sight，LOS)路径到达，而只能通过非视距(NonLine of Sight，NLOS)路径传播，从而使电磁信号经历了由障碍物引起的附加传播损耗，使得基于接收信号强度指标(Received Signal Strength Indication，RSSI)的测距不准确。由于NLOS总是一个非负的随机变量，在NLOS环境下，使电磁信号经历了更多的衰减，因此NLOS传播对测距精度影响非常大，是造成目标测距精度不高的主要原因。
现有的识别方法(如Wylie识别算法)以及抑制算法(如残差加权算法)，都需要NLOS误差的统计特性或历史信息，而在实际应用中获得这些统计特性或历史信息的难度很大，不利于测距精度的提高。此外，平面定位方法难以拟合出符合真实信号传播路径变化规律的曲线。
发明内容
本发明提供一种室内测距方法、装置、设备及存储介质，以实现识别NLOS误差对室内测距的影响，提高测距的精度。
第一方面，本发明实施例提供了一种室内测距方法，包括：
获取待测点到Wi-Fi节点组中任意一个节点的测量距离，并基于所述测量距离确定所述待测点对应的偏移点，其中，所述Wi-Fi节点组中包括四个节点；
获取所述Wi-Fi节点组中任意两个节点之间的节点距离；
基于所述测量距离、所述节点距离，以及四面体体积与棱长之间的关系，确定偏移四面体的体积，其中，所述偏移四面体是由所述偏移点与所述Wi-Fi节点组中任意三个节点构成的四面体；
预设所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的真实距离，基于所述真实距离、所述节点距离，以及所述四面体体积与棱长之间的关系，确定真实四面体的体积，其中，所述真实四面体是由所述待测点与所述Wi-Fi节点组中任意三个节点构成的四面体；
获取所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的信号衰减值；
计算所有真实四面体的体积之和，并作为第一总体积，同时计算所有偏移四面体的体积之和，并作为第二总体积，将所述第一总体积与所述第二总体积的差作为偏移总体积；
基于所述偏移总体积、所述偏移四面体的体积、所述真实四面体的体积、所述信号衰减值，和偏移总体积与偏移四面体的体积、真实四面体的体积、信号衰减值之间的关系，确定所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的真实距离。
第二方面，本发明实施例还提供了一种室内测距装置，包括：
测量距离获取模块，用于获取待测点到Wi-Fi节点组中任意一个节点的测量距离，并基于所述测量距离确定所述待测点对应的偏移点，其中，所述Wi-Fi节点组中包括四个节点；
节点距离获取模块，用于获取所述Wi-Fi节点组中任意两个节点之间的节点距离；
偏移体积获取模块，用于基于所述测量距离、所述节点距离，以及四面体体积与棱长之间的关系，确定偏移四面体的体积，其中，所述偏移四面体是由所述偏移点与所述Wi-Fi节点组中任意三个节点构成的四面体；
真实体积获取模块，用于预设所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的真实距离，基于所述真实距离、所述节点距离，以及所述四面体体积与棱长之间的关系，确定真实四面体的体积，其中，所述真实四面体是由所述待测点与所述Wi-Fi节点组中任意三个节点构成的四面体；
衰减值获取模块，用于获取所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的信号衰减值；
偏移总体积获取模块，用于计算所有真实四面体的体积之和，并作为第一总体积，同时计算所有偏移四面体的体积之和，并作为第二总体积，将所述第一总体积与所述第二总体积的差作为偏移总体积；
测距模块，用于基于所述偏移总体积、所述偏移四面体的体积、所述真实四面体的体积、所述信号衰减值，和偏移总体积与偏移四面体的体积、真实四面体的体积、信号衰减值之间的关系，确定所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的真实距离。
第三方面，本发明实施例还提供了一种设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序所述处理器执行所述程序时实现如本发明实施例中任一所述的室内测距方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例中任一所述的室内测距方法。
本发明实施例通过计算待测点和Wi-Fi节点组中任意三个节点形成的真实四面体体积，同时计算偏移点和Wi-Fi节点组中任意三个节点形成的偏移四面体体积，并基于真实四面体体积和偏移四面体体积之间的关系，确定待测点到Wi-Fi节点组中任意一个节点之间的真实距离，解决了原有消除NLOS传播影响需要获得NLOS误差的统计特性或历史信息的问题，实现基于四个AP测距，识别NLOS传播对室内测距的影响，而且通过四个AP中任意三个AP与待测点形成的四面体体积进行测距，优化平面测距方法，进一步提高Wi-Fi测距的精度。
附图说明
图1a是本发明实施例一中的一种室内测距方法的流程图；
图1b是本发明实施例一中的一种Wi-Fi节点组和待测点的位置示意图；
图1c是本发明实施例一中的一种Wi-Fi节点组、待测点、偏移点之间的位置示意图；
图1d为本发明实施例一中的一种四面体的结构示意图；
图1e是本发明实施例一中的一种传播路径的误差频率关系图；
图2是本发明实施例二中的一种室内测距装置的结构图；
图3是本发明实施例三中的一种设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1a为本发明实施例一提供的室内测距的流程图，本实施例可适用于室内环境中采用Wi-Fi技术测量定点距离的情况，该方法可以由室内测距装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，并一般可集成在提供定位服务的计算机设备上。具体包括如下步骤：
S101，获取待测点到Wi-Fi节点组中任意一个节点的测量距离，并基于所述测量距离确定所述待测点对应的偏移点，其中，所述Wi-Fi节点组中包括四个节点。
在本发明实施例中，Wi-Fi节点组由Wi-Fi的AP中任意四个不在同一平面的AP构成，其中，AP提供无线工作站对有线局域网和从有线局域网对无线工作站的访问，即在访问节点覆盖范围内的无线工作站可以通过AP进行相互通信。从Wi-Fi节点组中任取一个节点，待测点到该节点的测量距离是通过路径模型计算得到的，与在实际环境中待测点到该节点的真实距离不同，而是偏移点到该节点的真实距离。
图1b是本发明实施例一中提供的一种Wi-Fi节点组和待测点的位置示意图，如图1b所示，Wi-Fi节点组包括AP1、AP2、AP3和AP4，O为待测点。当Wi-Fi信号通过LOS路径传播时，测量距离即为待测点与目标节点的真实距离。此时有：
但在实际室内环境中Wi-Fi信号是通过NLOS路径传播，且NLOS因素是一个非负的随机变量，所以在NLOS环境下，通过阴影模型计算得到的测量距离并不是待测点与目标节点之间的真实距离，即基于目标节点的位置和计算得到的测量距离确定的待测点的位置不是待测点的真实位置，将这种方法确定的待测点的位置作为偏移位置，将位于偏移位置的坐标点作为偏移点。
具体的，选取Wi-Fi节点组中任意一个节点作为目标节点，获取目标节点信号强度，基于对数正态阴影模型以及信号强度，确定待测点到Wi-Fi节点组中目标节点的测量距离。基于如下对数正态阴影模型可以计算待测点与目标节点的测量距离：
其中，d是目标节点和待测点之间的距离，d0是参考距离，一般d0为1，η是路径衰减指数，η的取值范围为2-5，Xσ是均值为0，方差为σ的高斯随机噪声，标准差范围为4-10，PL(d)是与目标节点的距离为d的待测点接收到的信号强度即RSSI值，PL(d0)可以从硬件规范定义中得出或通过实际测量得出。
可选的，还可以通过线性模型和对数双斜率模型获取待测点到目标节点的测量距离。
图1c是是本发明实施例一中提供的一种Wi-Fi节点组、待测点、偏移点之间的位置示意图，如图1c所示，O′为偏移点。针对四面体AP1AP2AP3O，通过上述模型计算得到测量距离确定的体积为VAP1AP2AP3O′，而四面体AP1AP2AP3O的实际体积为VAP1AP2AP3O，相当于多计算了体积VAP1AP2AP3O′O，即NLOS因素使得四面体AP1AP2AP3O的体积多引入了一个正体积VAP1AP2AP3O′O，因此，基于偏移点计算得到的多面体AP1AP2AP3AP4O′的总体积与基于待测点计算得到的多面体AP1AP2AP3AP4O总体积的体积差值是由于NLOS因素引起的，即当无障碍物，且Wi-Fi信号通过LOS路径传播时，该体积差值为0，即偏移点为待测点。而且，待测点距离AP越远，信号强度总衰减值越大，同时，引起的多面体AP1AP2AP3AP4O′的总体积与多面体AP1AP2AP3AP4O总体积的体积差值也越大，可知，该体积差值与信号强度总衰减值成正增长关系。由此，基于偏移点与Wi-Fi节点组形成的多面体的体积与待测点与Wi-Fi节点组形成的多面体的体积的差值，和信号强度衰减值的关系可以确定待测点距离Wi-Fi节点组中各个节点的距离。
S102，获取所述Wi-Fi节点组中任意两个节点之间的节点距离。
在本发明实施例中，Wi-Fi节点组中各个节点的位置均已知，基于Wi-Fi节点组中任意两个节点的位置，确定节点之间的节点距离。选择Wi-Fi节点组中任意两个节点作为第一目标节点和第二目标节点，可以通过定位服务器的数据库中查询到第一目标节点和第二目标节点的坐标位置，并基于坐标和距离的关系，可以确定第一目标节点和第二目标节点之间的节点距离。
S103，基于所述测量距离、所述节点距离，以及四面体体积与棱长之间的关系，确定偏移四面体的体积，其中，所述偏移四面体是由所述偏移点与所述Wi-Fi节点组中任意三个节点构成的四面体。
在本发明实施例中，从Wi-Fi节点组中任取三个节点作为偏移四面体的顶点，与偏移点共同构成偏移四面体，偏移点与这三个节点的测量距离为该偏移四面体的三个棱长，三个节点之间节点距离为三个棱长，基于测量距离和节点距离，即基于四面体的棱长，并基于四面体体积与棱长之间的关系，确定偏移四面体的体积。基于四面体的六个棱长，可以计算四面体的体积。
图1d为本发明实施例一中提供的一种四面体的结构示意图，如图1d所示，O为顶点，则四面体OAP1AP2AP3体积的计算基于如下公式：
其中，do1、do2、do3分别是O到AP1，AP2，AP3的距离，d12、d13、d23分别是AP1与AP2之间的距离、AP1与AP3之间的距离、AP2与AP3之间的距离，即do1、do2、do3、d12、d13和d23分别是四面体OAP1AP2AP3的棱长。
S104，预设所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的真实距离，基于所述真实距离、所述节点距离，以及所述四面体体积与棱长之间的关系，确定真实四面体的体积，其中，所述真实四面体是由所述待测点与所述Wi-Fi节点组中任意三个节点构成的四面体。
在本发明实施例中，从Wi-Fi节点组中任取三个节点作为真实四面体的顶点，与待测点共同构成真实四面体，待测点与这三个节点的测量距离为该真实四面体的三个棱长，三个节点之间节点距离分别为该真实四面体的三个棱长，基于测量距离和节点距离，即基于真实四面体的棱长，并基于四面体体积与棱长之间的关系，确定真实四面体的体积。真实距离是待测点到AP的距离。待测点的位置坐标为未知，预设待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的真实距离。基于预设的真实距离、节点距离以及四面体体积与棱长之间的关系，确定真实四面体的体积。
S105，获取所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的信号衰减值。
在本发明实施例中，选择Wi-Fi节点组中任意一个节点作为目标节点，该目标节点的信号衰减值可以是待测点接收到的由该目标节点发出信号的信号强度。具体的，可以通过RSSI电路直接获取信号强度，其中，获取信号强度的方法本发明实施例不做具体限制。
S106，计算所有真实四面体的体积之和，并作为第一总体积，同时计算所有偏移四面体的体积之和，并作为第二总体积，将所述第一总体积与所述第二总体积的差作为偏移总体积。
在本发明实施例中，在NLOS路径传播的环境中，偏移总体积是由于将待测点位置进行错误定位，当计算待测点与四个AP点构成的多面体的体积时，多引入的体积。
S107，基于所述偏移总体积、所述偏移四面体的体积、所述真实四面体的体积、所述信号衰减值，和偏移总体积与偏移四面体的体积、真实四面体的体积、信号衰减值之间的关系，确定所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的真实距离。
如前所述，偏移点和Wi-Fi节点组构成的多面体的总体积，与待测点和Wi-Fi节点组构成的多面体的总体积的体积差值与信号强度总衰减值成正增长关系，即偏移点和Wi-Fi节点组中任意三个节点构成的偏移四面体的体积，与对应的三个节点和待测点构成的真实四面体的体积差值，与偏移总体积的比值，和待测点到对应的三个节点的信号强度衰减值之和，与待测点到Wi-Fi节点组中所有节点的信号强度衰减总值的比值相等。该比值关系基于如下公式表示：
即：
其中，V′m是第m偏移四面体体积，V′m是第m真实四面体体积，ΔV是偏移总体积，PLi是第i个信号衰减值、PLj是第j个信号衰减值、PLz是第z个信号衰减值，i、j和z均不相同，且均小于4，当m＝1时，i＝1，j＝2，z＝3；当m＝2时，i＝1，j＝2，z＝4；当m＝3时，i＝1，j＝3，z＝4；当m＝4时，i＝2，j＝3，z＝4。偏移点和Wi-Fi节点组中任意三个节点构成的偏移四面体共有四个，相应的，待测点和Wi-Fi节点组中任意三个节点构成的真实四面体共有四个，且一一对应，基于上述公式可以获得基于不同节点的四个方程，将四个方程联立，可以确定待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的真实距离。
进一步的，所述Wi-Fi节点组中包括四个节点，包括：第一节点、第二节点、第三节点和第四节点。
相应的，所述获取待测点到Wi-Fi节点组中任意一个节点的测量距离，包括：获取待测点分别到所述Wi-Fi节点组中第一个节点、第二个节点、第三个节点和第四个节点的第一测量距离、第二测量距离、第三测量距离和第四测量距离。
相应的，所述获取所述Wi-Fi节点组中任意两个节点之间的节点距离，包括：获取所述Wi-Fi节点组中所述第一个节点和所述第二个节点之间的距离作为第一节点距离，获取所述第一个节点和所述第三个节点之间的距离作为第二节点距离，获取所述第一个节点和所述第四个节点之间的距离作为第三节点距离，获取所述第二个节点和所述第三个节点之间的距离作为第四节点距离，获取所述第二个节点和所述第四个节点之间的距离作为第五节点距离，获取所述第三个节点和所述第四个节点之间的距离作为第六节点距离。
相应的，所述基于所述测量距离、所述节点距离，以及四面体体积与棱长之间的关系，确定偏移四面体的体积，其中，所述偏移四面体是由所述偏移点与所述Wi-Fi节点组中任意三个节点构成的四面体，包括：基于所述第一测量距离、所述第二测量距离、所述第三测量距离、所述第一节点距离、所述第二节点距离和所述第四节点距离，确定第一偏移四面体体积；基于所述第一测量距离、所述第二测量距离、所述第四测量距离、所述第一节点距离、所述第三节点距离和所述第五节点距离，确定第二偏移四面体体积；基于所述第一测量距离、所述第三测量距离、所述第四测量距离、所述第二节点距离、所述第三节点距离和所述第六节点距离，确定第三偏移四面体体积；基于所述第二测量距离、所述第三测量距离、所述第四测量距离、所述第四节点距离、所述第五节点距离和所述第六节点距离，确定第四偏移四面体体积。
具体的，如图1c所示，待测点为O，第一节点为AP1，第二节点为AP2，第三节点为AP3，第四节点为AP4，偏移点为O′。则第一测量距离为do′1即偏移点O′到第一节点AP1的距离，第二测量距离do′2即偏移点O′到第二节点AP2的距离，第三测量距离do′3即偏移点O′到第三节点AP3的距离，第四测量距离do′4即偏移点O′到第四节点AP4的距离；第一节点距离为d12，第二节点距离为d13，第三节点距离为d14，第四节点距离为d23，第五节点距离为d24，第六节点距离为d34；第一偏移四面体体积为第二偏移四面体体积为第三偏移四面体体积第四偏移四面体体积为基于四面体体积与棱长的公式，确定四个偏移四面体的体积如下：
进一步的，所述预设所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的真实距离，基于所述真实距离、所述节点距离，以及所述四面体体积与棱长之间的关系，确定真实四面体的体积，其中，所述真实四面体是由所述待测点与所述Wi-Fi节点组中任意三个节点构成的四面体，包括：预设待测点分别到所述Wi-Fi节点中第一个节点、第二个节点、第三个节点和第四个节点的第一待测真实距离、第二待测真实距离、第三待测真实距离和第四待测真实距离；基于所述第一待测真实距离、所述第二待测真实距离、所述第三待测真实距离、所述第一节点距离、所述第二节点距离和所述第四节点距离，确定第一真实四面体体积；基于所述第一待测真实距离、所述第二待测真实距离、所述第四待测真实距离、所述第一节点距离、所述第三节点距离和所述第五节点距离，确定第二真实四面体体积；基于所述第一待测真实距离、所述第三待测真实距离和所述第四待测真实距离、所述第二节点距离、所述第三节点距离和所述第六节点距离，确定第三真实四面体体积；基于所述第二待测真实距离、所述第三待测真实距离和所述第四待测真实距离、所述第四节点距离、所述第五节点距离和所述第六节点距离，确定第四真实四面体体积。
具体的，第一待测真实距离为do1，第二待测真实距离do2，第三待测真实距离do3，第四待测真实距离do4，且do1、do2、do3和do4均未知；第一节点距离为d12，第二节点距离为d13，第三节点距离为d14，第四节点距离为d23，第五节点距离为d24，第六节点距离为d34；第一真实四面体体积为第二真实四面体体积为第三真实四面体体积为第四真实四面体体积为基于四面体体积与棱长的公式，确定四个真实四面体的体积如下：
进一步的，所述基于所述偏移总体积、所述偏移四面体的体积、所述真实四面体的体积、所述信号衰减值，和偏移总体积与偏移四面体的体积、真实四面体的体积、信号衰减值之间的关系，确定所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的真实距离，包括：基于所述信号衰减值、所述偏移总体积、所述第一偏移四面体体积、所述第一真实四面体体积、与偏移总体积和偏移四面体体积的关系，确定第一方程；基于所述信号衰减值、所述偏移总体积、所述第二偏移四面体体积所述第二真实四面体体积、与偏移总体积和偏移四面体体积的关系，确定第二方程；基于所述信号衰减值、所述偏移总体积、所述第三偏移四面体体积、所述第三真实四面体体积、与偏移总体积和偏移四面体体积的关系，确定第三方程；基于所述信号衰减值、所述偏移总体积、所述第四偏移四面体体积、所述第四真实四面体体积、与偏移总体积和偏移四面体体积的关系，确定第四方程；联立所述第一方程、所述第二方程、所述第三方程和所述第四方程，确定所述第一待测真实距离、所述第二待测真实距离、所述第三待测真实距离和所述第四待测真实距离。
进一步的，基于所述偏移总体积、所述偏移四面体的体积、所述真实四面体的体积、所述信号衰减值，和偏移总体积与偏移四面体的体积、真实四面体的体积、信号衰减值之间的关系，确定所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的真实距离，包括：基于如下公式确定第m方程：
具体的，将第一方程、第二方程、第三方程和第四方程联立的方程组如下表示：
通过上述方程组可以计算得到第一待测真实距离为do1，第二待测真实距离do2，第三待测真实距离do3，第四待测真实距离do4的值。
通过待测点与Wi-Fi节点组中任意三个节点形成的四面体，测量节点到待测点的真实距离，实现从空间上直接测距，考虑到节点到待测点的空间距离的误差，优化平面测距的方法，进一步提高Wi-Fi测距的精度。
举一个案例：Wi-Fi节点组节点为室内区域中不在同一平面上的点，4个AP的坐标分别为(0,0,0)、(10,0,0)、(0,10,0)和(0,0,10)。
NLOS衰减值为NLOS＝K×rand，其中，rand是范围为0-1的随机数，K是NLOS衰减因子。设定True path为实际环境中Wi-Fi的4个AP发出信号的传播路径，optimization path为优化路径，也即基于本发明实施例获取的待测点到Wi-Fi节点组中所有节点的真实距离确定的优化路径，NO optimization path为没有进行优化的路径。图1e是本发明实施例一提供的一种传播路径的误差频率关系图，如图1e可知，随着K值的增大，NO optimizationpath相对于True path的误差，比optimization path相对于True path的误差增长的快，即optimization path更符合True path。也就是说，optimization path更符合True path，即优化路径更符合实际环境中Wi-Fi的4个AP发出信号的传播路径。
以上案例说明，经过本发明实施例对NLOS影响的识别并对待测点到Wi-Fi节点的距离进行修正，能够优化NLOS的模拟传播路径，使得优化后的传播路径更加接近真实传播路径，有效识别并抑制了NLOS传播对室内测距的影响。
本发明实施例通过计算待测点和Wi-Fi节点组中任意三个节点形成的真实四面体体积，同时计算偏移点和Wi-Fi节点组中任意三个节点形成的偏移四面体体积，并基于真实四面体体积和偏移四面体体积之间的关系，确定待测点到Wi-Fi节点组中任意一个节点之间的真实距离，解决了原有消除NLOS传播影响需要获得NLOS误差的统计特性或历史信息的问题，实现基于四个AP测距，识别NLOS传播对室内测距的影响，而且通过四个AP中任意三个AP与待测点形成的四面体体积进行测距，优化平面测距方法，进一步提高Wi-Fi测距的精度，从而提高Wi-Fi定位的精度、稳定性和可靠性。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种室内测距装置的结构示意图。如图2所示，所述装置包括：
测量距离获取模块201，用于获取待测点到Wi-Fi节点组中任意一个节点的测量距离，并基于所述测量距离确定所述待测点对应的偏移点，其中，所述Wi-Fi节点组中包括四个节点；
节点距离获取模块202，用于获取所述Wi-Fi节点组中任意两个节点之间的节点距离；
偏移体积获取模块203，用于基于所述测量距离、所述节点距离，以及四面体体积与棱长之间的关系，确定偏移四面体的体积，其中，所述偏移四面体是由所述偏移点与所述Wi-Fi节点组中任意三个节点构成的四面体；
真实体积获取模块204，用于预设所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的真实距离，基于所述真实距离、所述节点距离，以及所述四面体体积与棱长之间的关系，确定真实四面体的体积，其中，所述真实四面体是由所述待测点与所述Wi-Fi节点组中任意三个节点构成的四面体；
衰减值获取模块205，用于获取所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的信号衰减值；
偏移总体积获取模块206，用于计算所有真实四面体的体积之和，并作为第一总体积，同时计算所有偏移四面体的体积之和，并作为第二总体积，将所述第一总体积与所述第二总体积的差作为偏移总体积；
测距模块207，用于基于所述偏移总体积、所述偏移四面体的体积、所述真实四面体的体积、所述信号衰减值，和偏移总体积与偏移四面体的体积、真实四面体的体积、信号衰减值之间的关系，确定所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的真实距离。
本发明实施例提供了一种室内测距装置，通过计算待测点和Wi-Fi节点组中任意三个节点形成的真实四面体体积，同时计算偏移点和Wi-Fi节点组中任意三个节点形成的偏移四面体体积，并基于真实四面体体积和偏移四面体体积之间的关系，确定待测点到Wi-Fi节点组中任意一个节点之间的真实距离，解决了原有消除NLOS传播影响需要获得NLOS误差的统计特性或历史信息的问题，实现基于四个AP进行测距，识别NLOS对室内测距的影响，而且通过四个AP中任意三个AP与待测点形成的四面体体积进行测距，优化平面测距方法，进一步提高Wi-Fi测距的精度。
进一步的，所述测量距离获取模块201，用于：包括第一节点、第二节点、第三节点和第四节点；
进一步的，所述测量距离获取模块201，用于：获取待测点分别到所述Wi-Fi节点组中第一个节点、第二个节点、第三个节点和第四个节点的第一测量距离、第二测量距离、第三测量距离和第四测量距离；
进一步的，所述节点距离获取模块202，用于：获取所述Wi-Fi节点组中所述第一个节点和所述第二个节点之间的距离作为第一节点距离，获取所述第一个节点和所述第三个节点之间的距离作为第二节点距离，获取所述第一个节点和所述第四个节点之间的距离作为第三节点距离，获取所述第二个节点和所述第三个节点之间的距离作为第四节点距离，获取所述第二个节点和所述第四个节点之间的距离作为第五节点距离，获取所述第三个节点和所述第四个节点之间的距离作为第六节点距离；
进一步的，所述偏移体积获取模块203，用于：基于所述第一测量距离、所述第二测量距离、所述第三测量距离、所述第一节点距离、所述第二节点距离和所述第四节点距离，确定第一偏移四面体体积；基于所述第一测量距离、所述第二测量距离、所述第四测量距离、所述第一节点距离、所述第三节点距离和所述第五节点距离，确定第二偏移四面体体积；基于所述第一测量距离、所述第三测量距离、所述第四测量距离、所述第二节点距离、所述第三节点距离和所述第六节点距离，确定第三偏移四面体体积；基于所述第二测量距离、所述第三测量距离、所述第四测量距离、所述第四节点距离、所述第五节点距离和所述第六节点距离，确定第四偏移四面体体积。
进一步的，所述真实体积获取模块204，用于：预设待测点分别到所述Wi-Fi节点组中第一个节点、第二个节点、第三个节点和第四个节点的第一待测真实距离、第二待测真实距离、第三待测真实距离和第四待测真实距离；基于所述第一待测真实距离、所述第二待测真实距离、所述第三待测真实距离、所述第一节点距离、所述第二节点距离和所述第四节点距离，确定第一真实四面体体积；基于所述第一待测真实距离、所述第二待测真实距离、所述第四待测真实距离、所述第一节点距离、所述第三节点距离和所述第五节点距离，确定第二真实四面体体积；基于所述第一待测真实距离、所述第三待测真实距离和所述第四待测真实距离、所述第二节点距离、所述第三节点距离和所述第六节点距离，确定第三真实四面体体积；基于所述第二待测真实距离、所述第三待测真实距离和所述第四待测真实距离、所述第四节点距离、所述第五节点距离和所述第六节点距离，确定第四真实四面体体积。
进一步的，所述测距模块207，用于：基于所述信号衰减值、所述偏移总体积、所述第一偏移四面体体积、所述第一真实四面体体积、与偏移总体积和偏移四面体体积的关系，确定第一方程；基于所述信号衰减值、所述偏移总体积、所述第二偏移四面体体积所述第二真实四面体体积、与偏移总体积和偏移四面体体积的关系，确定第二方程；基于所述信号衰减值、所述偏移总体积、所述第三偏移四面体体积、所述第三真实四面体体积、与偏移总体积和偏移四面体体积的关系，确定第三方程；基于所述信号衰减值、所述偏移总体积、所述第四偏移四面体体积、所述第四真实四面体体积、与偏移总体积和偏移四面体体积的关系，确定第四方程；联立所述第一方程、所述第二方程、所述第三方程和所述第四方程，确定所述第一待测真实距离、所述第二待测真实距离、所述第三待测真实距离和所述第四待测真实距离。
进一步的，所述测距模块207，用于：基于如下公式确定第m方程：
其中，V′m是第m偏移四面体体积，V′m是第m真实四面体体积，ΔV是偏移总体积，PLi是第i个信号衰减值、PLj是第j个信号衰减值、PLz是第z个信号衰减值，i、j和z均不相同，且均小于4，当m＝1时，i＝1，j＝2，z＝3；当m＝2时，i＝1，j＝2，z＝4；当m＝3时，i＝1，j＝3，z＝4；当m＝4时，i＝2，j＝3，z＝4。
本发明实施例所提供的室内测距装置可执行本发明任意实施例所提供的室内测距方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种设备的结构示意图。图3示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性设备312的框图。图3显示的设备312仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图3所示，设备312以通用计算设备的形式表现。设备312的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元316，系统存储器328，连接不同系统组件(包括系统存储器328和处理单元316)的总线318。
总线318表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。
设备312典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被设备312访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
系统存储器328可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)330和/或高速缓存存储器332。设备312可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统334可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图3未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图3中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM，DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线318相连。存储器328可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块342的程序/实用工具340，可以存储在例如存储器328中，这样的程序模块342包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块342通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
设备312也可以与一个或多个外部设备314(例如键盘、指向设备、显示器324等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该设备312交互的设备通信，和/或与使得该设备312能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口322进行。并且，设备312还可以通过网络适配器320与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器320通过总线318与设备312的其它模块通信。应当明白，尽管图3中未示出，可以结合设备312使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
处理单元316通过运行存储在系统存储器328中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的一种室内测距方法。
也即，所述处理单元执行所述程序时实现本申请所有发明实施例提供的室内测距方法。
实施例四
本发明实施例四提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请所有发明实施例提供的室内测距方法。
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种室内测距的方法，其特征在于，包括：
获取待测点到Wi-Fi节点组中任意一个节点的测量距离，并基于所述测量距离确定所述待测点对应的偏移点，其中，所述Wi-Fi节点组中包括四个节点；
获取所述Wi-Fi节点组中任意两个节点之间的节点距离；
基于所述测量距离、所述节点距离，以及四面体体积与棱长之间的关系，确定偏移四面体的体积，其中，所述偏移四面体是由所述偏移点与所述Wi-Fi节点组中任意三个节点构成的四面体；
预设所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的真实距离，基于所述真实距离、所述节点距离，以及所述四面体体积与棱长之间的关系，确定真实四面体的体积，其中，所述真实四面体是由所述待测点与所述Wi-Fi节点组中任意三个节点构成的四面体；
获取所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的信号衰减值；
计算所有真实四面体的体积之和，并作为第一总体积，同时计算所有偏移四面体的体积之和，并作为第二总体积，将所述第一总体积与所述第二总体积的差作为偏移总体积；
基于所述偏移总体积、所述偏移四面体的体积、所述真实四面体的体积、所述信号衰减值，和偏移总体积与偏移四面体的体积、真实四面体的体积、信号衰减值之间的关系，确定所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的真实距离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述所述Wi-Fi节点组中包括四个节点，包括：第一节点、第二节点、第三节点和第四节点；
所述获取待测点到Wi-Fi节点组中任意一个节点的测量距离，包括：获取待测点分别到所述Wi-Fi节点组中第一个节点、第二个节点、第三个节点和第四个节点的第一测量距离、第二测量距离、第三测量距离和第四测量距离；
所述获取所述Wi-Fi节点组中任意两个节点之间的节点距离，包括：获取所述Wi-Fi节点组中所述第一个节点和所述第二个节点之间的距离作为第一节点距离，获取所述第一个节点和所述第三个节点之间的距离作为第二节点距离，获取所述第一个节点和所述第四个节点之间的距离作为第三节点距离，获取所述第二个节点和所述第三个节点之间的距离作为第四节点距离，获取所述第二个节点和所述第四个节点之间的距离作为第五节点距离，获取所述第三个节点和所述第四个节点之间的距离作为第六节点距离；
所述基于所述测量距离、所述节点距离，以及四面体体积与棱长之间的关系，确定偏移四面体的体积，包括：
基于所述第一测量距离、所述第二测量距离、所述第三测量距离、所述第一节点距离、所述第二节点距离和所述第四节点距离，确定第一偏移四面体体积；
基于所述第一测量距离、所述第二测量距离、所述第四测量距离、所述第一节点距离、所述第三节点距离和所述第五节点距离，确定第二偏移四面体体积；
基于所述第一测量距离、所述第三测量距离、所述第四测量距离、所述第二节点距离、所述第三节点距离和所述第六节点距离，确定第三偏移四面体体积；
基于所述第二测量距离、所述第三测量距离、所述第四测量距离、所述第四节点距离、所述第五节点距离和所述第六节点距离，确定第四偏移四面体体积。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的真实距离，基于所述真实距离、所述节点距离，以及所述四面体体积与棱长之间的关系，确定真实四面体的体积，包括：
预设所述待测点分别到所述Wi-Fi节点组中第一个节点、第二个节点、第三个节点和第四个节点的第一待测真实距离、第二待测真实距离、第三待测真实距离和第四待测真实距离；
基于所述第一待测真实距离、所述第二待测真实距离、所述第三待测真实距离、所述第一节点距离、所述第二节点距离和所述第四节点距离，确定第一真实四面体体积；
基于所述第一待测真实距离、所述第二待测真实距离、所述第四待测真实距离、所述第一节点距离、所述第三节点距离和所述第五节点距离，确定第二真实四面体体积；
基于所述第一待测真实距离、所述第三待测真实距离和所述第四待测真实距离、所述第二节点距离、所述第三节点距离和所述第六节点距离，确定第三真实四面体体积；
基于所述第二待测真实距离、所述第三待测真实距离和所述第四待测真实距离、所述第四节点距离、所述第五节点距离和所述第六节点距离，确定第四真实四面体体积。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述偏移总体积、所述偏移四面体的体积、所述真实四面体的体积、所述信号衰减值，和偏移总体积与偏移四面体的体积、真实四面体的体积、信号衰减值之间的关系，确定所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的真实距离，包括：
基于所述信号衰减值、所述偏移总体积、所述第一偏移四面体体积、所述第一真实四面体体积、与偏移总体积和偏移四面体体积的关系，确定第一方程；
基于所述信号衰减值、所述偏移总体积、所述第二偏移四面体体积所述第二真实四面体体积、与偏移总体积和偏移四面体体积的关系，确定第二方程；
基于所述信号衰减值、所述偏移总体积、所述第三偏移四面体体积、所述第三真实四面体体积、与偏移总体积和偏移四面体体积的关系，确定第三方程；
基于所述信号衰减值、所述偏移总体积、所述第四偏移四面体体积、所述第四真实四面体体积、与偏移总体积和偏移四面体体积的关系，确定第四方程；
联立所述第一方程、所述第二方程、所述第三方程和所述第四方程，确定所述第一待测真实距离、所述第二待测真实距离、所述第三待测真实距离和所述第四待测真实距离。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述偏移总体积、所述偏移四面体的体积、所述真实四面体的体积、所述信号衰减值，和偏移总体积与偏移四面体的体积、真实四面体的体积、信号衰减值之间的关系，确定所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的真实距离，包括：
基于如下公式确定第m方程：
其中，V′m是第m偏移四面体体积，V′m是第m真实四面体体积，ΔV是偏移总体积，PLi是第i个信号衰减值、PLj是第j个信号衰减值、PLz是第z个信号衰减值，i、j和z均不相同，且均小于4，当m＝1时，i＝1，j＝2，z＝3；当m＝2时，i＝1，j＝2，z＝4；当m＝3时，i＝1，j＝3，z＝4；当m＝4时，i＝2，j＝3，z＝4。
6.一种室内测距装置，其特征在于，包括：
测量距离获取模块，用于获取待测点到Wi-Fi节点组中任意一个节点的测量距离，并基于所述测量距离确定所述待测点对应的偏移点，其中，所述Wi-Fi节点组中包括四个节点；
节点距离获取模块，用于获取所述Wi-Fi节点组中任意两个节点之间的节点距离；
偏移体积获取模块，用于基于所述测量距离、所述节点距离，以及四面体体积与棱长之间的关系，确定偏移四面体的体积，其中，所述偏移四面体是由所述偏移点与所述Wi-Fi节点组中任意三个节点构成的四面体；
真实体积获取模块，用于预设所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的真实距离，基于所述真实距离、所述节点距离，以及所述四面体体积与棱长之间的关系，确定真实四面体的体积，其中，所述真实四面体是由所述待测点与所述Wi-Fi节点组中任意三个节点构成的四面体；
衰减值获取模块，用于获取所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的信号衰减值；
偏移总体积获取模块，用于计算所有真实四面体的体积之和，并作为第一总体积，同时计算所有偏移四面体的体积之和，并作为第二总体积，将所述第一总体积与所述第二总体积的差作为偏移总体积；
测距模块，用于基于所述偏移总体积、所述偏移四面体的体积、所述真实四面体的体积、所述信号衰减值，和偏移总体积与偏移四面体的体积、真实四面体的体积、信号衰减值之间的关系，确定所述待测点到所述Wi-Fi节点组中任意一个节点的真实距离。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述测量距离获取模块，用于：包括第一节点、第二节点、第三节点和第四节点；
所述偏移体积获取模块，用于：获取待测点分别到所述Wi-Fi节点组中第一个节点、第二个节点、第三个节点和第四个节点的第一测量距离、第二测量距离、第三测量距离和第四测量距离；
所述偏移体积获取模块，用于：获取所述Wi-Fi节点组中所述第一个节点和所述第二个节点之间的距离作为第一节点距离，获取所述第一个节点和所述第三个节点之间的距离作为第二节点距离，获取所述第一个节点和所述第四个节点之间的距离作为第三节点距离，获取所述第二个节点和所述第三个节点之间的距离作为第四节点距离，获取所述第二个节点和所述第四个节点之间的距离作为第五节点距离，获取所述第三个节点和所述第四个节点之间的距离作为第六节点距离；
所述偏移体积获取模块，用于：
基于所述第一测量距离、所述第二测量距离、所述第三测量距离、所述第一节点距离、所述第二节点距离和所述第四节点距离，确定第一偏移四面体体积；
基于所述第一测量距离、所述第二测量距离、所述第四测量距离、所述第一节点距离、所述第三节点距离和所述第五节点距离，确定第二偏移四面体体积；
基于所述第一测量距离、所述第三测量距离、所述第四测量距离、所述第二节点距离、所述第三节点距离和所述第六节点距离，确定第三偏移四面体体积；
基于所述第二测量距离、所述第三测量距离、所述第四测量距离、所述第四节点距离、所述第五节点距离和所述第六节点距离，确定第四偏移四面体体积。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述真实体积获取模块，用于：
预设待测点分别到所述Wi-Fi节点组中第一个节点、第二个节点、第三个节点和第四个节点的第一待测真实距离、第二待测真实距离、第三待测真实距离和第四待测真实距离；
基于所述第一待测真实距离、所述第二待测真实距离、所述第三待测真实距离、所述第一节点距离、所述第二节点距离和所述第四节点距离，确定第一真实四面体体积；
基于所述第一待测真实距离、所述第二待测真实距离、所述第四待测真实距离、所述第一节点距离、所述第三节点距离和所述第五节点距离，确定第二真实四面体体积；
基于所述第一待测真实距离、所述第三待测真实距离和所述第四待测真实距离、所述第二节点距离、所述第三节点距离和所述第六节点距离，确定第三真实四面体体积；
基于所述第二待测真实距离、所述第三待测真实距离和所述第四待测真实距离、所述第四节点距离、所述第五节点距离和所述第六节点距离，确定第四真实四面体体积。
9.一种设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5中任一所述的室内测距方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一所述的室内测距方法。
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