CN109188351A - 一种无线抗干扰定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线抗干扰定位方法及装置，混合RSSI定位方法与普通的wifi的TOA定位方法进行定位，根据锚节点与定位节点的信号强度通过RSSI定位方法获取第一空间坐标，根据wifi的TOA定位方法获取第二空间坐标并计算第一空间坐标和第二空间坐标的空间标准差；过滤误差大于定位阈值的定位坐标；输出过滤后的定位坐标，减少了定位的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，保证了无线定位的实时性与准确性。

Description

一种无线抗干扰定位方法及装置

技术领域

本公开涉及无线定位技术领域，具体涉及一种无线抗干扰定位方法及装置。

背景技术

在现在的方法中，常见的无线定位系统中一般包含有两类节点：一类是空间坐标已知的节点，称之为锚节点；另一类是空间坐标未知的节点，称之为被测节点。常用定位方法的实现一般可分为两个步骤：第一个步骤主要是为了确定锚节点与被测节点之间的空间距离(或角度)，常用的测距方法有：TOA(Time Of Arrival，到达时间)测距、TDOA(TimeDifferences Of Arrival，到达时间差)测距、RSSI(Receive Signal StrengthIndicator，信号指示强度)测距以及AOA(Angle Of Arrival，到达角度)测角等。第二个步骤主要是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。

现有的定位算法的第二个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，很容易互相干扰，很难保证无线定位的实时性与准确性。

发明内容

本公开提供一种无线抗干扰定位方法及装置，混合RSSI定位方法与普通的wifi的TOA定位方法综合进行定位，过滤混合方法的标准差的大误差定位信息，达到抗干扰的效果。

为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供一种无线抗干扰定位方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，根据锚节点与定位节点的信号强度通过RSSI定位方法获取第一空间坐标；

步骤2，根据wifi获取第二空间坐标；

步骤3，计算第一空间坐标和第二空间坐标的位置偏移量；

步骤4，过滤位置偏移量大于偏移阈值的定位坐标；

步骤5，输出过滤后的定位坐标。

进一步地，在步骤1中，根据锚节点与定位节点的信号强度通过RSSI定位方法获取第一空间坐标的方法为：当整个网络中包含3个或3个以上的已知位置的锚节点时,得到多组方程组，设各已知位置锚节点的坐标为(x₁,y₁),(x₂,y₂),(x₃,y₃)…(x_k,y_k)，而未知的待定位终端坐标为(x,y)，待定位终端到各已知位置的锚节点的距离分别为d₁,d₂,d₃…d_k，则可建立以下方程组:

从第一个方程开始，分别减去最后一个方程得：

改写为线性方程组为：Az＝b，

其中：

由于测量过程中存在误差N，利用最小二乘法原理可得：Q(z)＝||b-Az||²，对z求导得：如果AA^T非奇异，则z＝(A^TA)^-1A^Tb，

则求出(x,y)即第一空间坐标。

进一步地，在步骤2中，根据wifi获取第二空间坐标的方法为：

令三个AP信号的覆盖范围构成的圆的圆心A、B、C是对应的wifi中的三个AP的位置，其对应的坐标分别为(x₁,y₁),(x₂,y₂),(x₃,y₃)。三个圆的交点D即为待定位的移动终端位置，坐标为(x,y)，对应测量点与各个wifi无线接入点的距离为d₁,d₂,d₃。根据几何关系可知:

以最后式减去前两式，可得：

从而得到移动终端的第二空间坐标：

进一步地，在步骤3中，计算第一空间坐标和第二空间坐标的位置偏移量的方法为，当第一空间坐标为(x₁,y₁)，第二空间坐标为(x₂,y₂)，则位置偏移量：

进一步地，在步骤4中，过滤位置偏移量大于偏移阈值的定位坐标的方法为，将位置偏移量大于定位阈值的定位坐标过滤去除，所述偏移阈值默认值为1000毫米，可进行人工修改。

进一步地，在步骤5中，输出过滤后的定位坐标的方法为，将过滤后的定位坐标输出到安装有安卓或者IOS应用的移动设备端。

本发明还提供了一种无线抗干扰定位装置，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：

RSSI定位单元，用于根据锚节点与定位节点的信号强度通过RSSI定位方法获取第一空间坐标；

wifi定位单元，用于根据wifi获取第二空间坐标；

空间标准差单元，用于计算第一空间坐标和第二空间坐标的位置偏移量；

误差过滤单元，用于过滤位置偏移量大于偏移阈值的定位坐标；

定位输出单元，用于输出过滤后的定位坐标。

本公开的有益效果为：本发明提供一种无线抗干扰定位方法及装置，混合RSSI定位方法与普通的wifi的TOA定位方法进行定位，减少了定位的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，保证了无线定位的实时性与准确性，有强抵抗干扰的能力。

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所示为一种无线抗干扰定位方法的流程图；

图2所示为一种无线抗干扰定位装置图。

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无线抗干扰定位方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本公开的实施方式的一种无线抗干扰定位方法。

本公开提出一种无线抗干扰定位方法，具体包括以下步骤：

步骤1，根据锚节点与定位节点的信号强度通过RSSI定位方法获取第一空间坐标；

步骤2，根据wifi获取第二空间坐标；

步骤3，计算第一空间坐标和第二空间坐标的位置偏移量；

步骤4，过滤位置偏移量大于偏移阈值的定位坐标；

步骤5，输出过滤后的定位坐标。

进一步地，在步骤1中，根据锚节点与定位节点的信号强度通过RSSI定位方法获取第一空间坐标的方法为：当整个网络中包含3个或3个以上的已知位置的锚节点时,得到多组方程组，设各已知位置锚节点的坐标为(x₁,y₁),(x₂,y₂),(x₃,y₃)…(x_k,y_k)，而未知的待定位终端坐标为(x,y)，待定位终端到各已知位置的锚节点的距离分别为d₁,d₂,d₃…d_k，则可建立以下方程组:

从第一个方程开始，分别减去最后一个方程得：

改写为线性方程组为：Az＝b，

其中：

由于测量过程中存在误差N，利用最小二乘法原理可得：Q(z)＝||b-Az||²，对z求导得：如果AA^T非奇异，则z＝(A^TA)-¹A^Tb，

则求出(x,y)即第一空间坐标。

进一步地，在步骤2中，根据wifi获取第二空间坐标的方法为：

令三个AP信号的覆盖范围构成的圆的圆心A、B、C是对应的wifi中的三个AP的位置，其对应的坐标分别为(x₁,y₁),(x₂,y₂),(x₃,y₃)。三个圆的交点D即为待定位的移动终端位置，坐标为(x,y)，对应测量点与各个wifi无线接入点的距离为d₁,d₂,d₃。根据几何关系可知:

以最后式减去前两式，可得：

从而得到移动终端的第二空间坐标：

进一步地，在步骤3中，计算第一空间坐标和第二空间坐标的位置偏移量的方法为，当第一空间坐标为(x₁,y₁)，第二空间坐标为(x₂,y₂)，则位置偏移量：

进一步地，在步骤4中，过滤位置偏移量大于偏移阈值的定位坐标的方法为，将位置偏移量大于定位阈值的定位坐标过滤去除，所述偏移阈值默认值为1000毫米，可进行人工修改。

进一步地，在步骤5中，输出过滤后的定位坐标的方法为，将过滤后的定位坐标输出到安装有安卓或者IOS应用的移动设备端。

本公开的实施例提供的一种无线抗干扰定位装置，如图2所示为本公开的一种无线抗干扰定位装置图，该实施例的一种无线抗干扰定位装置包括：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无线抗干扰定位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：

RSSI定位单元，用于根据锚节点与定位节点的信号强度通过RSSI定位方法获取第一空间坐标；

wifi定位单元，用于根据wifi的TOA定位方法获取第二空间坐标；

空间标准差单元，用于计算第一空间坐标和第二空间坐标的空间标准差；

误差过滤单元，用于过滤误差大于定位阈值的定位坐标；

定位输出单元，用于输出过滤后的定位坐标。

所述一种无线抗干扰定位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。所述一种无线抗干扰定位装置，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无线抗干扰定位装置的示例，并不构成对一种无线抗干扰定位装置的限定，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，例如所述一种无线抗干扰定位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(锚节点plication 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无线抗干扰定位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无线抗干扰定位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，实现所述一种无线抗干扰定位装置的各种功能。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(Secure Digital,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 (7)

1.一种无线抗干扰定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，根据锚节点与定位节点的信号强度通过RSSI定位方法获取第一空间坐标；

步骤2，根据wifi获取第二空间坐标；

步骤3，计算第一空间坐标和第二空间坐标的位置偏移量；

步骤4，过滤位置偏移量大于偏移阈值的定位坐标；

步骤5，输出过滤后的定位坐标。

2.根据权利要求1所述的一种无线抗干扰定位方法，其特征在于，在步骤1中，根据锚节点与定位节点的信号强度通过RSSI定位方法获取第一空间坐标的方法为：当整个网络中包含3个或3个以上的已知位置的锚节点时,得到多组方程组，设各已知位置锚节点的坐标为(x₁,y₁),(x₂,y₂),(x₃,y₃)...(x_k,y_k)，而未知的待定位终端坐标为(x,y)，待定位终端到各已知位置的锚节点的距离分别为d₁,d₂,d₃…d_k，则建立以下方程组:

从第一个方程开始，分别减去最后一个方程得：

改写为线性方程组为：Az＝b，

其中：

由于测量过程中存在误差N，利用最小二乘法原理得到：Q(z)＝||b-Az||²，对z求导得：如果AA^T非奇异，则z＝(A^TA)^-1A^Tb，

则求出(x,y)即第一空间坐标。

3.根据权利要求1所述的一种无线抗干扰定位方法，其特征在于，在步骤2中，根据wifi获取第二空间坐标的方法为：

令三个AP信号的覆盖范围构成的圆的圆心A、B、C是对应的wifi中的三个AP的位置，其对应的坐标分别为(x₁,y₁),(x₂,y₂),(x₃,y₃)，三个圆的交点D即为待定位的移动终端位置，坐标为(x,y)，对应测量点与各个wifi无线接入点的距离为d₁,d₂,d₃，根据几何关系得到:

以最后式减去前两式得到：

从而得到移动终端的第二空间坐标：

4.根据权利要求1所述的一种无线抗干扰定位方法，其特征在于，在步骤3中，计算第一空间坐标和第二空间坐标的位置偏移量的方法为，当第一空间坐标为(x₁,y₁)，第二空间坐标为(x₂,y₂)，则位置偏移量：

5.根据权利要求1所述的一种无线抗干扰定位方法，其特征在于，在步骤4中，过滤位置偏移量大于偏移阈值的定位坐标的方法为，将位置偏移量大于定位阈值的定位坐标过滤去除，所述偏移阈值默认值为1000毫米。

6.根据权利要求1所述的一种无线抗干扰定位方法，其特征在于，在步骤5中，输出过滤后的定位坐标的方法为，将过滤后的定位坐标输出到安装有安卓或者IOS应用的移动设备端。

7.一种无线抗干扰定位装置，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：

RSSI定位单元，用于根据锚节点与定位节点的信号强度通过RSSI定位方法获取第一空间坐标；

wifi定位单元，用于根据wifi的TOA定位方法获取第二空间坐标；

空间标准差单元，用于计算第一空间坐标和第二空间坐标的空间标准差；

误差过滤单元，用于过滤误差大于定位阈值的定位坐标；

定位输出单元，用于输出过滤后的定位坐标。