CN109900270B - 以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的系统及其方法，其通过在判断使用常规算法所计算出的测量距离异常时，使用模糊算法计算相对应的信号点与相对应的测量点间的估算距离，并取得相对应的测量点的坐标，以及在针对各信号点与各测量点的组合分别计算相对应的测量距离与相对应的估算距离的差值后，依据各测量点的坐标及各差值判断干扰源的位置的技术手段，可以判断干扰源的位置，并达成让使用者自行架构室内定位系统的技术功效。

Description

以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种干扰源位置判断系统及其方法，特别是指一种以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的系统及其方法。
背景技术
近年来，定位技术备受关注且发展迅速。目前，室外定位技术已经非常成熟并开始被广泛使用，但是作为定位技术的末端，室内定位技术发展一直相对缓慢。
定位技术的难题之一为干扰，在建筑物内，干扰的问题尤为严重。目前室内技术解决干扰问题的方式是由技术人员在架设信号点的过程中，进行信号调整时，判断干扰源的位置，并将干扰的问题解决。
实际上，若在架设信号点的过程中解决干扰的问题，则表示需要由专业的技术人员来进行信号点的架设，提高了实施室内定位的门坎与成本。另外，若室内环境改变，例如，改变装潢或布置，或是移动原本已经不受影响的干扰源，都有可能导致有新的干扰源产生或是原本的干扰源突破抗干扰的布置，以至于影响室内定位结果，仍然要再由技术人员来判断干扰源的位置并将干扰问题解决。
综上所述，可知现有技术中长期以来一直存在使用者无法判断出现在室内定位环境中的干扰源位置的问题，因此有必要提出改进的技术手段，来解决此问题。
发明内容
有鉴于现有技术存在使用者无法判断出现在室内定位环境中的干扰源位置的问题，本发明遂披露一种以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的系统及其方法，其中：
本发明所披露的以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的系统，至少包含：信号接收模块，用以于多个测量点分别获取多个信号点的无线信号；距离判断模块，用以依据无线信号使用常规算法分别计算各信号点与各测量点间的测量距离，及用以于判断测量距离异常时，使用模糊算法分别计算相对应的信号点与相对应的测量点间的估算距离，并取得相对应的测量点的坐标；计算模块，用以针对各信号点与各测量点的组合分别计算相对应的测量距离与相对应的估算距离的差值；干扰源推测模块，用以依据各测量点的坐标及各差值判断干扰源的位置。
本发明所披露的以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的方法，其步骤至少包括：于多个测量点分别获取多个信号点的无线信号；依据无线信号使用常规算法分别计算各信号点与各测量点间的测量距离；判断测量距离异常时，使用模糊算法分别计算相对应的信号点与相对应的测量点间的估算距离，并取得相对应的测量点的坐标；针对各信号点与各测量点的组合分别计算相对应的测量距离与相对应的估算距离的差值；依据各测量点的坐标及各差值判断干扰源的位置。
本发明所披露的系统与方法如上，与现有技术之间的差异在于本发明通过在判断使用常规算法所计算出的测量距离异常时，使用模糊算法计算相对应的信号点与相对应的测量点间的估算距离，并取得相对应的测量点的坐标，以及在针对各信号点与各测量点的组合分别计算相对应的测量距离与相对应的估算距离的差值后，依据各测量点的坐标及各差值判断干扰源的位置，借以解决现有技术所存在的问题，并可以达成让一般使用者自行架构室内定位系统的技术功效。
附图说明
图1为本发明所述的以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的系统架构图。
图2为本发明所述的以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的方法流程图。
图3为本发明实施例所述的信号点与测量点的位置示意图。
符号说明：
110 信号接收模块
130 距离判断模块
150 计算模块
170 干扰源推测模块
311～317 测量点
410 信号点
411～419 信号点
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的特征与实施方式，内容足以使任何本领域技术人员能够轻易地充分理解本发明解决技术问题所应用的技术手段并据以实施，借此实现本发明可达成的功效。
本发明可以在包含多个信号点的无线通信环境中出现干扰源时，依据无线通信环境中的信号点所发出的无线信号判断干扰源的位置。
本发明所述的无线通信环境可以是由蓝牙、WiFi(IEEE 802.11)、超宽带(Ultra-Wideband,UWB)、Zigbee等无线通信技术所形成，但本发明并不以此为限。一般而言，在一个无线通信环境中通常包含多个不同的信号点，在不同的无线通信技术中，所使用的信号点可以发送无线信号并与无线装置连接，使得无线装置可以通过信号点与因特网连接。
以下先以图1本发明所述的以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的系统架构图来说明本发明的系统运作。如图1所示，本发明的系统含有信号接收模块110、距离判断模块130、计算模块150、以及干扰源推测模块170。
信号接收模块110负责获取信号点410所发出的无线信号。信号接收模块110可以在无线通信环境中的多个不同位置分别获取无线通信环境中的一个或多个信号点410的无线信号。在本发明中，信号接收模块110接收到无线信号的每一个位置都可以被视为测量点。
距离判断模块130负责依据信号接收模块110所接收到的无线信号的强度，分别计算无线通信环境中的各个信号点410到各个测量点之间的距离。距离判断模块130可以使用电磁波在自由空间中传播的模型(P(d)＝P(d0)-10nlog(d/d0)+xσ，其中，P为信号强度、d与d0为距离、n为路径衰减率、xσ为环境效应)等常规算法计算各个信号点410到各个测量点之间的距离，但距离判断模块130计算各个信号点410到各个测量点之间的距离的方式并不以上述模型为限。在本发明中，距离判断模块130所计算出的距离也被称为测量距离。
距离判断模块130也负责判断所计算出的测量距离是否异常，例如测量距离是否过长或测量距离是否忽长忽短等，并在判断一个或多个测量距离异常时，针对各个被判断为异常的测量距离使用模糊算法计算与被判断为异常的测量距离相对应的信号点与相对应的测量点之间的估算距离。其中，上述的模糊算法包含但不限于将信号接收模块110所接收到的无线信号的强度(RSSI)值与距离判断模块130前次所计算出的测量点到信号点间的测量距离作为输入参数的模糊推论系统(Fuzzy Inference System,FIS)，但本发明所述的模糊算法并不以此为限。
距离判断模块130也负责在计算出估算距离后取得相对应的测量点的坐标。举例来说，距离判断模块130可以结合室内定位技术，依据室内定位资料设定原点，并依据估算距离与原点的相对位置与估算距离判断测量点的坐标。
计算模块150负责针对有被距离判断模块130计算出估算距离的信号点计算各个信号点所对应的测量距离与估算距离的差值。
计算模块150可以计算被距离判断模块130使用模糊算法计算出估算距离的信号点占全部信号点410的比例，并依据动态补偿策略对所计算出的比例进行判断。当动态补偿策略被满足时，计算模块150可以对所计算出的各个差值进行动态补偿；而当动态补偿策略没有被满足时，计算模块150可以不对所计算出的差值进行调整。其中，上述的动态补偿策略以及动态补偿的计算方式为现有的，本发明并没有特别的限制。
在部分的实施例中，计算模块150也可以计算被距离判断模块130计算出估算距离的信号点所对应的差值的加权平均值。
干扰源推测模块170负责依据距离判断模块130所取得的各测量点的坐标及与信号点对应的差值判断干扰源的方位。例如，干扰源推测模块170可以依据各测量点的坐标判断干扰源的分布区域，并依据与各测量点对应的差值大小判断干扰源的方位。
在部分的实施例中，干扰源推测模块170还可以先依据与各测量点对应的差值的加权平均值筛选测量点的坐标，例如，选出加权平均值最大的多个测量点的坐标，再依据筛选出的坐标及与信号点对应的差值判断干扰源的方位。
接着以一个实施例来解说本发明的运作系统与方法，并请参照图2，本发明所述的以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的方法流程图。在本实施例中，假设无线通信环境400如图3所示，包含多个信号点411～419。
使用者可以使用本发明在无线通信环境400中的任意位置对信号点411～419进行量测。在本实施例中，假设使用者在测量点311～317上使用本发明，则信号接收模块110将可以在测量点311～317上获取到信号点411～419所发出的无线信号(步骤202)。
在信号接收模块110在任何一个测量点(测量点311～317)上获取到信号点411～419所发出的无线信号后，距离判断模块130可以依据信号接收模块110所获取到的无线信号的强度，使用常规算法分别计算信号点411～419到测量点的测量距离(步骤210)。
在距离判断模块130依据信号接收模块110所获取到的无线信号的强度，使用常规算法计算出信号点到测量点的测量距离(步骤210)后，距离判断模块130可以判断所计算出的测量距离是否异常。若否，则本发明可以结束执行。
若距离判断模块130判断所计算出的测量距离异常，则距离判断模块130可以使用模糊算法计算异常测量距离所对应的信号点与测量点的估算距离，并取得异常测量距离所对应的测量点的坐标(步骤230)。例如，当距离判断模块130判断信号点413到测量点315之间的测量距离异常时，距离判断模块130可以使用模糊算法计算信号点413到测量点315的估算距离，并取得测量点315的坐标。同样的情况也适用于其他的信号点与测量点，例如，信号点411至测量点314、信号点411至测量点315、信号点412至测量点314、信号点412至测量点315、信号点412至测量点317、信号点413至测量点312、信号点413至测量点314、信号点414至测量点311、信号点414至测量点312、信号点414至测量点313、信号点414至测量点315、信号点414至测量点317、信号点416至测量点311、信号点416至测量点312、信号点416至测量点314、信号点417至测量点312、信号点418至测量点312、信号点418至测量点315等。
在距离判断模块130计算出测量距离异常的信号点与测量点的估算距离后，计算模块150可以针对各个信号点与各个测量点的组合，分别计算距离判断模块130判断异常的各个测量距离与距离判断模块130所计算出的估算距离的差值(步骤250)。例如，计算模块150可以计算信号点413至测量点315之间的测量距离与估算距离的差值，也可以计算上述各组信号点至测量点之间的测量距离与估算距离的差值。
在计算模块150计算出各个测量距离以及估算距离的差值后，干扰源推测模块170可以依据距离判断模块130所取得的测量点的坐标以及计算模块150所计算出的差值判断干扰源的方位(步骤290)。在本实施例中，干扰源推测模块170可以分别针对各个信号点进行方位的判断，例如，干扰源推测模块170可以依据测量点314、315判断干扰源在信号点411的右上方、依据测量点314、315、317判断干扰源在信号点412的右方、依据测量点312、314判断干扰源在信号点413的右下方、依据测量点311、312、313、315、317判断干扰源在信号点414的上方、依据测量点311、312、314判断干扰源在信号点416的左上方、依据测量点312判断干扰源在信号点417的左方、依据测量点312、315判断干扰源在信号点418的左下方，接着，干扰源推测模块170可以依据所判断出的干扰源在各信号点的方向推测干扰源在无线通信环境中的中央区域，并可以进一步依据计算模块150所计算出的差值的大小判断干扰源在测量点312、314、315所形成的范围之间。
在上述的实施例中，在计算模块150计算距离判断模块130判断异常的测量距离与距离判断模块130所计算出的估算距离的差值(步骤250)后，计算模块150还可以计算使用模糊算法的信号点的比例，并依据动态补偿策略对所计算出的比例判断是否需要动态补偿所计算出的差值。若否，则计算模块150将不改变所计算出的差值，若是，则计算模块150可以动态补偿所计算出的各个差值(步骤260)。
另外，同样在计算模块150计算距离判断模块130判断异常的测量距离与距离判断模块130所计算出的估算距离的差值(步骤250)后，计算模块150也可以计算各个信号点所对应的差值的加权平均值，并依据所计算出的加权平均值筛选测量点的坐标(步骤280)，使得干扰源推测模块170可以依据计算模块150所筛选出的测量点的坐标以及计算模块150所计算出的差值判断干扰源的方位(步骤290)。
综上所述，可知本发明与现有技术之间的差异在于具有在判断使用常规算法所计算出的测量距离异常时，使用模糊算法计算相对应的信号点与相对应的测量点间的估算距离，并取得相对应的测量点的坐标，以及在针对各信号点与各测量点的组合分别计算相对应的测量距离与相对应的估算距离的差值后，依据各测量点的坐标及各差值判断干扰源的位置的技术手段，借由此技术手段可以解决现有技术所存在使用者无法判断出现在室内定位环境中的干扰源位置的问题，进而达成让一般使用者自行架构室内定位系统的技术功效。
再者，本发明的以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的方法，可实现于硬件、软件或硬件与软件的组合中，也可在计算机系统中以集中方式实现或以不同组件散布于若干互连的计算机系统的分散方式实现。
虽然本发明所披露的实施方式如上，惟所述的内容并非用以直接限定本发明的专利保护范围。任何本发明所属技术领域中的本领域技术人员，在不脱离本发明所披露的精神和范围的前提下，对本发明的实施的形式上及细节上作些许的更动润饰，均属于本发明的专利保护范围。本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的方法，其特征在于，该方法至少包含下列步骤：
于多个测量点分别获取多个信号点的无线信号；
依据该些无线信号使用常规算法分别计算各该信号点与各该测量点间的各测量距离，其中，所述使用常规算法为使用电磁波在自由空间中传播的模型P(d)＝P(d0)-10nlog(d/d0)+xσ，其中，P为信号强度、d与d0为距离、n为路径衰减率、xσ为环境效应；
判断该测量距离异常时，使用模糊算法分别计算相对应的该信号点与相对应的该测量点间的估算距离，并取得该相对应的测量点的坐标；
针对各该信号点与各该测量点的组合分别计算相对应的该测量距离与相对应的该估算距离的差值；及
依据各该坐标及各该差值判断干扰源的位置。
2.如权利要求1所述的以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的方法，其特征在于，依据各该坐标及各该差值判断该干扰源的位置的步骤为依据各该坐标及各该信号点的位置判断该干扰源的分布方位，并依据该分布方位及各该差值判断该干扰源的位置。
3.如权利要求1所述的以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的方法，其特征在于，依据各该坐标及各该差值判断干扰源位置的步骤，还包含计算每一该信号点所对应的各该差值的加权平均值，并依据各该差值的加权平均值筛选各该坐标的步骤。
4.如权利要求1所述的以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的方法，其特征在于，依据各该坐标及各该差值判断干扰源位置的步骤，还包含计算使用模糊算法的各该信号点的比例，并依据该比例动态补偿各该差值的步骤。
5.如权利要求1所述的以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的方法，其特征在于，取得该相对应的测量点的该坐标的步骤，还包含结合室内定位技术以取得该坐标的步骤。
6.一种以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的系统，其特征在于，该系统至少包含：
信号接收模块，用以于多个测量点分别获取多个信号点的无线信号；
距离判断模块，用以依据该些无线信号使用常规算法分别计算各该信号点与各该测量点间的各测量距离，及用以于判断该测量距离异常时，使用模糊算法分别计算相对应的该信号点与相对应的该测量点间的估算距离，并取得该相对应的测量点的坐标，其中，所述使用常规算法为使用电磁波在自由空间中传播的模型P(d)＝P(d0)-10nlog(d/d0)+xσ，其中，P为信号强度、d与d0为距离、n为路径衰减率、xσ为环境效应；
计算模块，用以针对各该信号点与各该测量点的组合分别计算相对应的该测量距离与相对应的该估算距离的差值；及
干扰源推测模块，用以依据各该坐标及各该差值判断干扰源的位置。
7.如权利要求6所述的以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的系统，其特征在于，该干扰源推测模块依据各该坐标及各该信号点的位置判断该干扰源的分布方位，并依据该分布方位及各该差值判断该干扰源的位置。
8.如权利要求6所述的以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的系统，其特征在于，该计算模块还用以计算每一该信号点所对应的各该差值的加权平均值，该干扰源推测模块还用以依据各该差值的加权平均值筛选各该坐标。
9.如权利要求6所述的以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的系统，其特征在于，该计算模块还用以计算使用模糊算法的各该信号点的比例，并依据该比例动态补偿各该差值。
10.如权利要求6所述的以常规与模糊演算结果判断干扰源位置的系统，其特征在于，该距离判断模块是结合室内定位技术以取得该坐标。
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