CN109041213A - 一种ap室内自适应定位修正方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种AP室内自适应定位修正方法及装置，为解决并纠正被测节点在运动时与在信号盲区范围中的大误差现象,实时监测AP定位的信号,计算定位节点的移动加速度速率和过渡定位速度阈值,计算平均加速度阈值,当定位节点的移动加速度速率大于平均加速度阈值，将定位坐标以过渡定位速度阈值修正,当过渡定位速度阈值大于或等于平均加速度阈值时恢复正常的AP定位,本发明修正了传统的AP室内的定位方法以保证AP室内自适应定位修正方法在高速变速运动、信号盲区等异常情况下的定位性能的稳定性与鲁棒性。

Description

一种AP室内自适应定位修正方法及装置

技术领域

本公开涉及无线定位技术领域，具体涉及一种AP室内自适应定位修正方法及装置。

背景技术

常用的定位方法有：TOA(Time Of Arrival，到达时间)定位、TDOA(TimeDifferences Of Arrival，到达时间差)定位、RSSI(Receive Signal StrengthIndicator，信号指示强度)定位以及AOA(Angle Of Arrival，到达角度)测角等。TOA(TimeOf Arrival，到达时间)定位，是指在知道无线信号的传输速度的前提下，通过测量信号在被测节点和锚节点之间的传输时间来计算二者的距离，其不仅要求锚节点能够测量出接收到被测节点所发出的信号的时间，而且还要求锚节点能精确地知道被测节点发送信号的时间，对硬件的要求非常高。

现有的定位算法根据锚节点的绝对空间坐标以及前一步所得的结果来确定被测节点的绝对空间坐标，这一步骤采用的方法主要有三边测量法、三角测量法、最大似然估计法等的步骤一般计算比较复杂。三边测量法是计算坐标的最基本途径，其基本原理是求三个半径和圆心坐标已知的圆弧的交点。三角测量法适用于基于AOA测角的目标定位，被测节点与两个锚节点可以构成一个三角形，两个锚节点之间的距离是已知的，通过AOA测角又测量出了该三角形的两个角，故通过三角运算可以确定被测节点的坐标。总之，上述两种方法的计算过程是比较复杂的，涉及到了开方、三角运算等比较复杂的运算。一般情况下，由于无线信号的抖动，通过三边测量法很难刚好得到三个圆的公共交点，这时，需采用最大似然估计法来进行计算，其计算复杂度更是成倍增加。当无线定位系统中的被测节点较多或者定位周期较短时，定位算法的复杂度会非常高，很难保证无线定位的实时性与准确性。

发明内容

本公开提供一种AP室内自适应定位修正方法及装置，为解决并纠正被测节点在运动时与在信号盲区范围中的大误差现象，本发明修正了传统的AP室内的定位方法以保证AP室内自适应定位修正方法在高速变速运动、信号盲区等异常情况下的定位性能的稳定性与鲁棒性。

为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供一种AP室内自适应定位修正方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，实时监测AP定位的信号；

步骤2，计算平均加速度阈值；

步骤3，当定位节点的移动加速度速率大于平均加速度阈值，将定位坐标以过渡定位速度阈值修正；

步骤4，当过渡定位速度阈值大于或等于平均加速度阈值时恢复正常的AP定位。

进一步地，在步骤1中，所述实时监测AP定位的信号包括以下步骤,

步骤1.1，实时的将AP定位坐标的数据信号通过无线通信协议传输到服务器，所述服务器将数据信号转化成数据回传后台服务器；

步骤1.2，后台服务器根据三角定位算法计算当前定位的位置信息；

进一步地，在步骤2中，所述计算平均加速度阈值的方法为，

将最近一段时间ΔT的位置信息构成一个三维数组x[]、y[]、z[]，定位信息的移动为三个连续函数x(t)、y(t)、z(t)，即移动定位终端在时间段ΔT内的运动方程，对运动方程求导可以获得设备在各个方向的运动情况，即而对数组的求导则利用最小二乘法，求出回归直线的斜率就是运动速度，这样计算出的速度是ΔT时间段内的均速度，当时间的间隔ΔT小于1秒时，求出平均加速度阈值，记 公式转化为：

其中，i＝1,2,…,n,，ΔT、n均为常量，T₀为定位信息获取间隔，ΔT默认取60秒，复杂度为O(n)。

进一步地，在步骤3中，当定位节点的移动加速度速率大于平均加速度阈值，将定位坐标以过渡定位速度阈值修正的方法为，

步骤3.1，计算过渡定位速度阈值为，j＝1,2,…,n,，其中，ΔT、n均为常量，T₀为定位信息获取间隔，ΔT默认取120秒，n为采集各AP信号的RSSI信号值的次数，复杂度为O(n)；

步骤3.2，当在当前时刻的位置坐标v_x0、v_y0、v_z0中任意一项大于v_x、v_y、v_z时，令定位信息获取间隔的时间周期为T₀，则有T₀≥Δt₀，因为如果T₀<Δt₀，则会造成上次接收的信息还没处理完就要接收并处理下一个信息。而T₀>Δt₀时，移动定位终端上的位置信息每T₀时间的间隔更新一次，影响精度的因素是max{T₀，Δt₀}＝T₀，即位置信息的更新时延，获取到的信息实际上是距此刻T₀以前的时刻的位置坐标，修正公式为 其中，x、y、z分别为将定位坐标以过渡定位速度阈值修正后的定位坐标，x′、y′、z′分别是定位节点的移动加速度速率大于平均加速度阈值时获取到的位置，即当前时刻的位置坐标。

进一步地，在步骤4中，当过渡定位速度阈值大于或等于平均加速度阈值时恢复正常的AP定位的方法为，当中任意一项大于或等于v_x、v_y、v_z时，恢复正常的AP定位即根据三角定位算法进行定位。

本发明还提供了一种AP室内自适应定位修正装置，所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在所述装置的以下单元中：

AP监测单元，用于实时监测AP定位的信号；

加速度平均单元，用于计算平均加速度阈值；

过渡修正单元，用于在当定位节点的移动加速度速率大于平均加速度阈值，将定位坐标以过渡定位速度阈值修正；

定位恢复单元，用于在当过渡定位速度阈值大于或等于平均加速度阈值时恢复正常的AP定位。

本公开的有益效果为：本发明提供一种AP室内自适应定位修正方法及装置，为解决并纠正被测节点在运动时与在信号盲区范围中的大误差现象，本发明修正了传统的AP室内的定位方法以保证AP室内自适应定位修正方法在高速变速运动、信号盲区等异常情况下的定位性能的稳定性与鲁棒性。

附图说明

通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：

图1所示为一种AP室内自适应定位修正方法的流程图；

图2所示为一种AP室内自适应定位修正装置图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示为根据本公开的一种AP室内自适应定位修正方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本公开的实施方式的一种AP室内自适应定位修正方法。

本公开提出一种AP室内自适应定位修正方法，具体包括以下步骤：

步骤1，实时监测AP定位的信号；

步骤2，计算平均加速度阈值；

步骤3，当定位节点的移动加速度速率大于平均加速度阈值，将定位坐标以过渡定位速度阈值修正；

步骤4，当过渡定位速度阈值大于或等于平均加速度阈值时恢复正常的AP定位。

进一步地，在步骤1中，所述实时监测AP定位的信号包括以下步骤,

步骤1.1，实时的将AP定位坐标的数据信号通过无线通信协议传输到服务器，所述服务器将数据信号转化成数据回传后台服务器；

步骤1.2，后台服务器根据三角定位算法计算当前定位的位置信息；

进一步地，在步骤2中，所述计算平均加速度阈值的方法为，

将最近一段时间ΔT的位置信息构成一个三维数组x[]、y[]、z[]，定位信息的移动为三个连续函数x(t)、y(t)、z(t)，即移动定位终端在时间段ΔT内的运动方程，对运动方程求导可以获得设备在各个方向的运动情况，即而对数组的求导则利用最小二乘法，求出回归直线的斜率就是运动速度，这样计算出的速度是ΔT时间段内的平均速度，当时间的间隔ΔT小于1秒时，求出平均加速度阈值，记 公式转化为：

其中，i＝1,2,…,n,，ΔT、n均为常量，T₀为定位信息获取间隔，ΔT默认取60秒，复杂度为O(n)。

进一步地，在步骤3中，当定位节点的移动加速度速率大于平均加速度阈值，将定位坐标以过渡定位速度阈值修正的方法为，

步骤3.1，计算过渡定位速度阈值为，j＝1,2,…,n,，其中，ΔT、n均为常量，T₀为定位信息获取间隔，ΔT默认取120秒，n为采集各AP信号的RSSI信号值的次数，复杂度为O(n)；

步骤3.2，当在当前时刻的位置坐标v_x0、v_y0、v_z0中任意一项大于v_x、v_y、v_z时，令定位信息获取间隔的时间周期为T₀，则有T₀≥Δt₀，因为如果T₀<Δt₀，则会造成上次接收的信息还没处理完就要接收并处理下一个信息。而T₀>Δt₀时，移动定位终端上的位置信息每T₀时间的间隔更新一次，影响精度的因素是max{T₀，Δt₀}＝T₀，即位置信息的更新时延，获取到的信息实际上是距此刻T₀以前的时刻的位置坐标，修正公式为 其中，x、y、z分别为将定位坐标以过渡定位速度阈值修正后的定位坐标，x′、y′、z′分别是定位节点的移动加速度速率大于平均加速度阈值时获取到的位置，即当前时刻的位置坐标。

进一步地，在步骤4中，当过渡定位速度阈值大于或等于平均加速度阈值时恢复正常的AP定位的方法为，当中任意一项大于或等于v_x、v_y、v_z时，恢复正常的AP定位即根据三角定位算法进行定位。

三角定位算法的方法为，以三个节点A、B、C为圆心作圆，坐标分别为(X_a，Y_a)，(X_b，Y_b)，(X_c，Y_c)，这三个圆周相交于一点D，交点D即为移动节点，A、B、C即为参考节点，A、B、C与交点D的距离分别为d_a，d_b，d_c。

假设交点D的坐标为(X,Y)，由式

可以得到交点D的坐标为：

本公开的实施例提供的一种AP室内自适应定位修正装置，如图2所示为本公开的一种AP室内自适应定位修正装置图，该实施例的一种AP室内自适应定位修正装置包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种AP室内自适应定位修正装置实施例中的步骤。

所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在所述装置的以下单元中：

AP监测单元，用于实时监测AP定位的信号；

加速度平均单元，用于计算平均加速度阈值；

过渡修正单元，用于在当定位节点的移动加速度速率大于平均加速度阈值，将定位坐标以过渡定位速度阈值修正；

定位恢复单元，用于在当过渡定位速度阈值大于或等于平均加速度阈值时恢复正常的AP定位。

所述一种AP室内自适应定位修正装置可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种AP室内自适应定位修正装置，可运行的装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种AP室内自适应定位修正装置的示例，并不构成对一种AP室内自适应定位修正装置的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种AP室内自适应定位修正装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种AP室内自适应定位修正装置运行装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种AP室内自适应定位修正装置可运行装置的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种AP室内自适应定位修正装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

尽管本公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本公开的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本公开进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本公开的非实质性改动仍可代表本公开的等效改动。

Claims (6)

1.一种AP室内自适应定位修正方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，实时监测AP定位的信号；

步骤2，计算平均加速度阈值；

步骤3，当定位节点的移动加速度速率大于平均加速度阈值，将定位坐标以过渡定位速度阈值修正；

步骤4，当过渡定位速度阈值大于或等于平均加速度阈值时恢复正常的AP定位。

2.根据权利要求1所述的一种AP室内自适应定位修正方法，其特征在于，在步骤1中，所述实时监测AP定位的信号包括以下步骤,

步骤1.1，实时的将AP定位坐标的数据信号通过无线通信协议传输到服务器，所述服务器将数据信号转化成数据回传后台服务器；

步骤1.2，后台服务器根据三角定位算法计算当前定位的位置信息。

3.根据权利要求1所述的一种AP室内自适应定位修正方法，其特征在于，在步骤2中，所述计算平均加速度阈值的方法为，

将最近一段时间ΔT的位置信息构成一个三维数组x[]、y[]、z[]，定位信息的移动为三个连续函数x(t)、y(t)、z(t)，即移动定位终端在时间段ΔT内的运动方程，对运动方程求导可以获得设备在各个方向的运动情况，即而对数组的求导则利用最小二乘法，求出回归直线的斜率就是运动速度，这样计算出的速度是ΔT时间段内的平均速度，当时间的间隔ΔT小于1秒时，求出平均加速度阈值，记

，

公式转化为：

其中，i＝1,2,…,n,，ΔT、n均为常量，T₀为定位信息获取间隔，ΔT默认取60秒，复杂度为O(n)。

4.根据权利要求1所述的一种AP室内自适应定位修正方法，其特征在于，在步骤3中，当定位节点的移动加速度速率大于平均加速度阈值，将定位坐标以过渡定位速度阈值修正的方法为，

步骤3.1，计算过渡定位速度阈值为，j＝1,2,…,n,，其中，ΔT、n均为常量，T₀为定位信息获取间隔，ΔT默认取120秒，n为采集各AP信号的RSSI信号值的次数，复杂度为O(n)；

步骤3.2，当在当前时刻的位置坐标v_x0、v_y0、v_z0中任意一项大于v_x、v_y、v_z时，令定位信息获取间隔的时间周期为T₀，当T₀>Δt₀时，移动定位终端上的位置信息每T₀时间的间隔更新一次，影响精度的因素是max{T₀，Δt₀}＝T₀，即位置信息的更新时延，获取到的信息实际上是距此刻T₀以前的时刻的位置坐标，修正公式为其中，x、y、z分别为将定位坐标以过渡定位速度阈值修正后的定位坐标，x′、y′、z′分别是定位节点的移动加速度速率大于平均加速度阈值时获取到的位置，即当前时刻的位置坐标。

5.根据权利要求1所述的一种AP室内自适应定位修正方法，其特征在于，在步骤4中，当过渡定位速度阈值大于或等于平均加速度阈值时恢复正常的AP定位的方法为，当 中任意一项大于或等于v_x、v_y、v_z时，恢复正常的AP定位即根据三角定位算法进行定位。

6.一种AP室内自适应定位修正装置，其特征在于，所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在所述装置的以下单元中：

AP监测单元，用于实时监测AP定位的信号；

加速度平均单元，用于计算平均加速度阈值；

过渡修正单元，用于在当定位节点的移动加速度速率大于平均加速度阈值，将定位坐标以过渡定位速度阈值修正；

定位恢复单元，用于在当过渡定位速度阈值大于或等于平均加速度阈值时恢复正常的AP定位。