CN110231588B - 一种基于无线信号指标进行定位的方法和装置 - Google Patents
一种基于无线信号指标进行定位的方法和装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种基于无线信号指标进行定位的方法和装置。该方法以所有接收机接收到的待定位目标发送的无线信号依次作为输入,在进行定位计算时综合考虑当前接收机当前次接收到的无线信号指标、当前接收机上次接收到的无线信号指标以及预定历史期间内所有接收机接收到的无线信号指标对待定位目标的位移的不同影响权重,计算出带定位目标的位置偏移量,最终得到待定位目标的当前坐标位置。本发明的方案既适用于离散无线信号,也适用于连续无线信号,解决了现有技术的基于无线信号指标的定位方法不能适用于离散无线信号场景的问题。同时,本发明的方案实现简单,定位精度高。
Description
技术领域
本发明涉及无线信号定位技术领域,特别是一种基于无线信号指标进行定位的方法和装置。
背景技术
关于基于无线信号指标的定位,目前已知的算法主要有:1)基于接收信号场强(Received Signal Strength,RSS)的定位;2)来波到达时间(Time of Arrival,TOA)定位;3)来波到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)定位;4)基于信号到达角度(Angle-of-Arrival,AOA)的定位;5)辅助全球定位系统(Assisted Global PositioningSystem,A-GPS)定位;6)增强观测时间差(Enhanced Observed Time Difference,E-OTD)定位;7)初始蜂窝小区(Cell of Origin,COO)定位;8)混合定位。
然而,现有的这些定位算法都无法适用于离散的无线信号指标。比如,在某个场景中,虽然被定位的移动台同时发射无线信号给若干接收机,但是经过网络接收机将信号转发到位置计算功能(Position Calculating Function,PCF)模块后,这些信号自然地呈现一种离散并且到达时间先后顺序随机的表现形式,甚至有些接收机信号到达的频次较高,而有些接收机信号到达时间则超出预期。目前的定位算法在这种场景下就不能正常的工作。因此,亟需一种能够将这些离散的无线信号过滤、关联起来,从而实现移动台的定位的方法。
发明内容
鉴于上述问题,提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于无线信号指标进行定位的方法和装置。
根据本发明实施例的一方面,提供了一种基于无线信号指标进行定位的方法,包括:
从一个或多个接收机接收到待定位目标发送的无线信号而产生的接收数据中按照接收时间顺序读取一条接收数据,以该接收数据对应的接收机和无线信号指标作为当前接收机及其当前次接收到的无线信号指标;
获取该当前接收机上次接收到所述待定位目标发送的无线信号时的无线信号指标;
获取在该当前接收机当前次接收到所述无线信号的时间之前的预定历史期间内所有接收机中的每一个每次接收到所述待定位目标发送的无线信号时的无线信号指标;
根据预设的无线信号指标与待定位目标和接收机之间距离的相关关系、所述当前接收机的坐标位置、所述当前接收机当前次接收到的无线信号指标和上次接收到的无线信号指标、在所述预定历史期间内所有接收机接收到的无线信号指标和这些接收机的坐标位置、以及上次计算出的所述待定位目标的坐标位置,计算所述待定位目标的当前坐标位置;
其中,所述无线信号由所述待定位目标以指定周期向所述一个或多个接收机进行广播。
可选地,所述无线信号指标为无线信号的接收信号强度指示RSSI。
可选地,所述预设的无线信号指标与待定位目标和接收机之间距离的相关关系包括待定位目标与接收机之间的最小距离和与该最小距离对应的RSSI上限值,以及待定位目标与接收机之间的最大距离和与该最大距离对应的RSSI下限值,其中该最小距离为0。
可选地,所述方法还包括:
对所述一个或多个接收机接收到待定位目标发送的无线信号而产生的接收数据进行筛选,丢弃RSSI值大于所述RSSI上限值或小于所述RSSI下限值的接收数据。
可选地,根据预设的无线信号指标与待定位目标和接收机之间距离的相关关系、所述当前接收机的坐标位置、所述当前接收机当前次接收到的无线信号指标和上次接收到的无线信号指标、在所述预定历史期间内所有接收机接收到的无线信号指标和这些接收机的坐标位置、以及上次计算出的所述待定位目标的坐标位置,计算所述待定位目标的当前坐标位置,包括:
根据所述预设的无线信号指标与待定位目标和接收机之间距离的相关关系、所述当前接收机的坐标位置和当前次接收到的RSSI、上次计算出的所述待定位目标的坐标位置、以及预设的当前接收机当前次接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,计算当前接收机当前次接收到的RSSI引致的所述待定位目标的第一位置偏移量;
根据所述当前接收机的坐标位置、所述当前接收机当前次接收到的RSSI和上次接收到的RSSI、上次计算出的所述待定位目标的坐标位置、以及预设的当前接收机上次接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,计算当前接收机上次接收到的RSSI引致的所述待定位目标的第二位置偏移量;
根据所述预设的无线信号指标与待定位目标和接收机之间距离的相关关系、在所述预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI和这些接收机的坐标位置、上次计算出的所述待定位目标的坐标位置、以及预设的该预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,计算该预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI引致的所述待定位目标的第三位置偏移量;
将所述第一、第二和第三位置偏移量进行加和,得到所述待定位目标的当前位置偏移量;
将上次计算出的所述待定位目标的坐标位置与所述当前位置偏移量进行加和,得到所述待定位目标的当前坐标位置。
可选地,根据以下算式计算当前接收机当前次接收到的RSSI引致的所述待定位目标的第一位置偏移量(delta_x_1,delta_y_1):delta_x_1=(base1_x–x)×((RSSI上限值–当前次RSSI)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1,delta_y_1=(base1_y–y)×((RSSI上限值–当前次RSSI)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1;
根据以下算式计算当前接收机上次接收到的RSSI引致的所述待定位目标的第二位置偏移量(delta_x_2,delta_y_2):delta_x_2=(base1_x–x)×(当前次RSSI–上次RSSI)×w2,delta_y_2=(base1_y–y)×(当前次RSSI–上次RSSI)×w2;
根据以下算式计算该预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI引致的所述待定位目标的第三位置偏移量(delta_x_3,delta_y_3):delta_x_3=(所有的delta_x_#的加和)×w3,delta_y_3=(所有的delta_y_#的加和)×w3,delta_x_#=(base#_x–x)×((RSSI上限值–RSSI_#)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1,delta_y_#=(base#_y–y)×((RSSI上限值–RSSI_#)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1;
根据以下算式计算所述待定位目标的当前位置偏移量(delta_x,delta_y):delta_x=delta_x_1+delta_x_2+delta_x_3,delta_y=delta_y_1+delta_y_2+delta_y_3;以及
计算所述待定位目标的当前坐标位置(x+delta_x,y+delta_y);
其中,base1_x和base1_y为当前接收机的坐标位置,x和y为上次计算出的所述待定位目标的坐标位置,delta_x_#、delta_y_#和RSSI_#为该预定历史期间内每一条接收数据对应的接收机的坐标位置和该接收机接收到的RSSI值,w1为当前接收机当前次接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,w2为当前接收机上次接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,w3为该预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重。
可选地,若该当前接收机当前次接收到的RSSI为该当前接收机首次接收到的RSSI,则设定所述第二位置偏移量为0。
可选地,w1在0.5-0.7范围内;w2在0.004-0.007范围内;w3在0.04-0.06范围内。
可选地,所述方法还包括:
当第一次计算所述待定位目标的坐标位置时,计算圆半径r=((RSSI上限值–当前次RSSI)/(RSSI上限值–RSSI下限值))×最大距离,得到以所述当前接收机的坐标位置(base1_x,base1_y)为圆心、半径为r的圆;
在所述圆上随机选取一坐标位置作为所述待定位目标的当前坐标位置。
可选地,在所述圆上随机选取一坐标位置作为所述待定位目标的当前坐标位置,包括:
在所述圆上随机选取一个点,确定经过该点的半径与坐标系的x轴所成的夹角αrandom;
计算该点与圆心的相对距离delta_x_random=r×cos(αrandom),delta_y_random=r×sin(αrandom);
计算该点的坐标位置(x_random,y_random):x_random=base1_x+delta_x_random,y_random=base1_y+delta_y_random;
以该点的坐标位置(x_random,y_random)作为所述待定位目标的当前坐标位置。
可选地,所述预定历史期间在1-5s范围内。
根据本发明实施例的另一方面,还提供了一种基于无线信号指标进行定位的装置,包括:
当前接收机确定模块,适于从一个或多个接收机接收到待定位目标发送的无线信号而产生的接收数据中按照接收时间顺序读取一条接收数据,以该接收数据对应的接收机和无线信号指标作为当前接收机及其当前次接收到的无线信号指标;
无线信号指标获取模块,适于获取该当前接收机上次接收到所述待定位目标发送的无线信号时的无线信号指标;并
获取在该当前接收机当前次接收到所述无线信号的时间之前的预定历史期间内所有接收机中的每一个每次接收到所述待定位目标发送的无线信号时的无线信号指标;以及
目标坐标位置计算模块,适于根据预设的无线信号指标与待定位目标和接收机之间距离的相关关系、所述当前接收机的坐标位置、所述当前接收机当前次接收到的无线信号指标和上次接收到的无线信号指标、在所述预定历史期间内所有接收机接收到的无线信号指标和这些接收机的坐标位置、以及上次计算出的所述待定位目标的坐标位置,计算所述待定位目标的当前坐标位置;
其中,所述无线信号由所述待定位目标以指定周期向所述一个或多个接收机进行广播。
可选地,所述无线信号指标为无线信号的接收信号强度指示RSSI。
可选地,所述预设的无线信号指标与待定位目标和接收机之间距离的相关关系包括待定位目标与接收机之间的最小距离和与该最小距离对应的RSSI上限值,以及待定位目标与接收机之间的最大距离和与该最大距离对应的RSSI下限值,其中该最小距离为0。
可选地,所述装置还包括:
信号接收数据筛选模块,适于对所述一个或多个接收机接收到待定位目标发送的无线信号而产生的接收数据进行筛选,丢弃RSSI值大于所述RSSI上限值或小于所述RSSI下限值的接收数据。
可选地,所述目标坐标位置计算模块包括:
第一位置偏移量计算单元,适于根据所述预设的无线信号指标与待定位目标和接收机之间距离的相关关系、所述当前接收机的坐标位置和当前次接收到的RSSI、上次计算出的所述待定位目标的坐标位置、以及预设的当前接收机当前次接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,计算当前接收机当前次接收到的RSSI引致的所述待定位目标的第一位置偏移量;
第二位置偏移量计算单元,适于根据所述当前接收机的坐标位置、所述当前接收机当前次接收到的RSSI和上次接收到的RSSI、上次计算出的所述待定位目标的坐标位置、以及预设的当前接收机上次接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,计算当前接收机上次接收到的RSSI引致的所述待定位目标的第二位置偏移量;
第三位置偏移量计算单元,适于根据所述预设的无线信号指标与待定位目标和接收机之间距离的相关关系、在所述预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI和这些接收机的坐标位置、上次计算出的所述待定位目标的坐标位置、以及预设的该预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,计算该预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI引致的所述待定位目标的第三位置偏移量;
当前位置偏移量计算单元,适于将所述第一、第二和第三位置偏移量进行加和,得到所述待定位目标的当前位置偏移量;
当前坐标位置计算单元,适于将上次计算出的所述待定位目标的坐标位置与所述当前位置偏移量进行加和,得到所述待定位目标的当前坐标位置。
可选地,所述第一位置偏移量计算单元还适于根据以下算式计算当前接收机当前次接收到的RSSI引致的所述待定位目标的第一位置偏移量(delta_x_1,delta_y_1):delta_x_1=(base1_x–x)×((RSSI上限值–当前次RSSI)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1,delta_y_1=(base1_y–y)×((RSSI上限值–当前次RSSI)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1;
所述第二位置偏移量计算单元还适于根据以下算式计算当前接收机上次接收到的RSSI引致的所述待定位目标的第二位置偏移量(delta_x_2,delta_y_2):delta_x_2=(base1_x–x)×(当前次RSSI–上次RSSI)×w2,delta_y_2=(base1_y–y)×(当前次RSSI–上次RSSI)×w2;
所述第三位置偏移量计算单元还适于根据以下算式计算该预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI引致的所述待定位目标的第三位置偏移量(delta_x_3,delta_y_3):delta_x_3=(所有的delta_x_#的加和)×w3,delta_y_3=(所有的delta_y_#的加和)×w3,delta_x_#=(base#_x–x)×((RSSI上限值–RSSI_#)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1,delta_y_#=(base#_y–y)×((RSSI上限值–RSSI_#)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1;
所述当前位置偏移量计算单元还适于根据以下算式计算所述待定位目标的当前位置偏移量(delta_x,delta_y):delta_x=delta_x_1+delta_x_2+delta_x_3,delta_y=delta_y_1+delta_y_2+delta_y_3;
所述当前坐标位置计算单元还适于计算所述待定位目标的当前坐标位置(x+delta_x,y+delta_y);
其中,base1_x和base1_y为当前接收机的坐标位置,x和y为上次计算出的所述待定位目标的坐标位置,delta_x_#、delta_y_#和RSSI_#为该预定历史期间内每一条接收数据对应的接收机的坐标位置和该接收机接收到的RSSI值,w1为当前接收机当前次接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,w2为当前接收机上次接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,w3为该预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重。
可选地,所述第二位置偏移量计算单元还适于:
若该当前接收机当前次接收到的RSSI为该当前接收机首次接收到的RSSI,则设定所述第二位置偏移量为0。
可选地,所述目标坐标位置计算模块还包括:
首次坐标位置计算单元,适于当第一次计算所述待定位目标的坐标位置时,计算圆半径r=((RSSI上限值–当前次RSSI)/(RSSI上限值–RSSI下限值))×最大距离,得到以所述当前接收机的坐标位置(base1_x,base1_y)为圆心、半径为r的圆;
在所述圆上随机选取一坐标位置作为所述待定位目标的当前坐标位置。
本发明实施例提出的基于无线信号指标进行定位的方法和装置,以所有接收机接收到的待定位目标发送的无线信号依次作为输入,在进行定位计算时综合考虑当前接收机当前次接收到的无线信号指标、当前接收机上次接收到的无线信号指标以及预定历史期间内所有接收机接收到的无线信号指标的影响,得到待定位目标的当前坐标位置。本发明实施例提供的方案既适用于离散无线信号,也适用于连续无线信号,解决了现有技术的基于无线信号指标的定位方法不能适用于离散无线信号场景的问题。同时,本发明实施例提供的方案实现简单,定位精度高。
进一步地,通过恰当地设置当前接收机当前次接收到的无线信号指标、当前接收机上次接收到的无线信号指标以及预定历史期间内所有接收机接收到的无线信号指标对待定位目标的位移的不同影响权重,计算出该待定位目标的位置偏移量,进而计算出待定位目标的当前坐标位置,可进一步提高定位精度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本发明的具体实施方式。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述,本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
图1示出了根据本发明一实施例的基于无线信号指标进行定位的方法的流程图;
图2示出了根据本发明一实施例的基于无线信号指标进行定位的装置的结构示意图;以及
图3示出了根据本发明另一实施例的基于无线信号指标进行定位的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为解决上述技术问题,本发明实施例提出一种基于无线信号指标进行定位的方法。图1示出了根据本发明一实施例的基于无线信号指标进行定位的方法的流程图。参见图1,该方法至少可以包括以下步骤S102至步骤S108。
步骤S102,从一个或多个接收机接收到待定位目标发送的无线信号而产生的接收数据中按照接收时间顺序读取一条接收数据,以该接收数据对应的接收机和无线信号指标作为当前接收机及其当前次接收到的无线信号指标。
步骤S104,获取该当前接收机上次接收到待定位目标发送的无线信号时的无线信号指标。
步骤S106,获取在该当前接收机当前次接收到无线信号的时间之前的预定历史期间内所有接收机中的每一个每次接收到待定位目标发送的无线信号时的无线信号指标。
步骤S108,根据预设的无线信号指标与待定位目标和接收机之间距离的相关关系、当前接收机的坐标位置、当前接收机当前次接收到的无线信号指标和上次接收到的无线信号指标、在预定历史期间内所有接收机接收到的无线信号指标和这些接收机的坐标位置、以及上次计算出的待定位目标的坐标位置,计算待定位目标的当前坐标位置。
在本发明实施例中,无线信号由待定位目标以指定周期向一个或多个接收机进行广播。这些接收机的坐标位置已知,且每个接收机每当接收到待定位目标发送的无线信号后,立即将所产生的对该无线信号的接收数据转发至大数据管道、存储器、计算功能设备等进行汇集,以便后续进行计算。通过这种方式,接收机在定位过程中仅需耗费很小的电量,极大地延长接收机的电池的使用寿命和更换周期。待定位目标可以为移动终端、可穿戴设备等。待定位目标广播无线信号的指定周期可以根据相应的计算功能设备的计算能力、定位精度要求等因素进行设置,例如设置为100-200ms。
本发明实施例提出的基于无线信号指标进行定位的方法,以所有接收机接收到的待定位目标发送的无线信号依次作为输入,在进行定位计算时综合考虑当前接收机当前次接收到的无线信号指标、当前接收机上次接收到的无线信号指标以及预定历史期间内所有接收机接收到的无线信号指标的影响,得到待定位目标的当前坐标位置。本发明实施例提供的方案既适用于离散无线信号,也适用于连续无线信号,解决了现有技术的基于无线信号指标的定位方法不能适用于离散无线信号场景的问题。同时,本发明实施例提供的方案实现简单,定位精度高,尤其适用于蓝牙室内定位应用场合。
上文步骤S102中提及的每条接收数据可包含相应接收机的唯一标识、无线信号接收时间和无线信号指标。每次进行计算时,可以从汇集的接收数据中按照无线信号接收时间的先后顺序由前往后逐一读取一条接收数据,并根据读取的接收数据中的接收机的唯一标识确定当前接收机。
进而,在步骤S104中,根据所确定的当前接收机的唯一标识,在汇集的接收数据中查找获取当前接收机上次接收到的无线信号指标。
步骤S106中,以步骤S102中读取的接收数据中的无线信号接收时间为当前时间点,在上述汇集的接收数据中截取当前时间点之前预定历史期间内的接收数据,从而从截取到的接收数据中获取到该预定历史期间内所有接收机接收到的无线信号指标。预定历史期间可以设定在1-5s范围之内,具体与无线信号的广播周期、接收机数量、计算设备的计算能力等有关。优选地,预定历史期间可以设定在1-3s范围内,从而在充分考虑附近其他接收机接收到的无线信号指标的前提下,保证预定历史期间内的数据数量在合理范围。
步骤S108中,当前接收机的坐标位置和预定历史期间内所有有关的接收机的坐标位置可以通过以下两种方式得到:
第一种,每条接收数据中包含有相应接收机的坐标位置,从而可以根据接收机的唯一标识直接从接收数据中读取相应接收机的坐标位置。
第二种,可在计算设备或存储器中预先存储接收机的唯一标识与其坐标位置的对应表,从而可以根据接收机的唯一标识从预先存储的对应表中查找相应接收机的坐标位置。
计算出待定位目标的当前坐标位置后,将当前坐标位置输出,然后进入下一次位置计算,如此循环,直到关闭定位功能,或者待定位目标在一定时长内位置不再发生变化。
在一个优选的实施例中,可以采用无线信号的RSSI(Received Signal StrengthIndication,接收信号强度指示)作为无线信号指标。
此时,预设的无线信号指标与待定位目标和接收机之间距离的相关关系包括待定位目标与接收机之间的最小距离和与该最小距离对应的RSSI上限值,以及待定位目标与接收机之间的最大距离和与该最大距离对应的RSSI下限值,其中该最小距离设为0。最大距离、RSSI上限值和RSSI下限值与无线信号的发射功率和频率有关。
进一步地,为了保证数据的有效性,在进行计算之前,还可以对该一个或多个接收机接收到待定位目标发送的无线信号而产生的接收数据进行筛选,丢弃RSSI值大于RSSI上限值或小于RSSI下限值的接收数据。具体地,将每一条接收数据的RSSI值与RSSI上限值和RSSI下限值进行比较,大于RSSI上限值或小于RSSI下限值的RSSI值一律视作异常值,舍弃不用。在实际应用中,此数据筛选步骤可以在接收机侧执行,也可以在计算设备侧执行,本发明对此不作限制。
在一个优选的实施例中,步骤S108可以具体实施为以下步骤:
第一步,根据预设的无线信号指标与待定位目标和接收机之间距离的相关关系、当前接收机的坐标位置和当前次接收到的RSSI、上次计算出的待定位目标的坐标位置、以及预设的当前接收机当前次接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,计算当前接收机当前次接收到的RSSI引致的待定位目标的第一位置偏移量。
第二步,根据当前接收机的坐标位置、当前接收机当前次接收到的RSSI和上次接收到的RSSI、上次计算出的待定位目标的坐标位置、以及预设的当前接收机上次接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,计算当前接收机上次接收到的RSSI引致的待定位目标的第二位置偏移量。
第三步,根据预设的无线信号指标与待定位目标和接收机之间距离的相关关系、在预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI和这些接收机的坐标位置、上次计算出的待定位目标的坐标位置、以及预设的该预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,计算该预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI引致的待定位目标的第三位置偏移量。
第四步,将第一、第二和第三位置偏移量进行加和,得到待定位目标的当前位置偏移量。
第五步,将上次计算出的待定位目标的坐标位置与当前位置偏移量进行加和,得到待定位目标的当前坐标位置。
通过恰当地设置当前接收机当前次接收到的无线信号指标、当前接收机上次接收到的无线信号指标以及预定历史期间内所有接收机接收到的无线信号指标对待定位目标的位移的不同影响权重,计算出该待定位目标的位置偏移量,进而计算出待定位目标的当前坐标位置,可进一步提高定位精度。
进一步优选地,充分考虑RSSI与距离之间存在的反相关关系以及RSSI的衰减规律,为第一、第二和第三位置偏移量的计算构筑算式,则上述第一步至第五步的步骤可以进一步按以下方式实施。
在第一步中,根据以下算式(1)计算当前接收机当前次接收到的RSSI引致的待定位目标的第一位置偏移量(delta_x_1,delta_y_1):
delta_x_1=(base1_x–x)×((RSSI上限值–当前次RSSI)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1,
delta_y_1=(base1_y–y)×((RSSI上限值–当前次RSSI)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1。
在以上算式(1)中,base1_x和base1_y为当前接收机的坐标位置,x和y为上次计算出的待定位目标的坐标位置,w1为当前接收机当前次接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重。
在第二步中,根据以下算式(2)计算当前接收机上次接收到的RSSI引致的待定位目标的第二位置偏移量(delta_x_2,delta_y_2):
delta_x_2=(base1_x–x)×(当前次RSSI–上次RSSI)×w2,
delta_y_2=(base1_y–y)×(当前次RSSI–上次RSSI)×w2。
在以上算式(2)中,base1_x和base1_y、x和y的含义与算式(1)相同,w2为当前接收机上次接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重。第二位置偏移量类似一种加速率的作用。
在第三步中,根据以下算式(3)计算该预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI引致的待定位目标的第三位置偏移量(delta_x_3,delta_y_3):
delta_x_#=(base#_x–x)×((RSSI上限值–RSSI_#)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1,
delta_y_#=(base#_y–y)×((RSSI上限值–RSSI_#)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1,
delta_x_3=(所有的delta_x_#的加和)×w3,
delta_y_3=(所有的delta_y_#的加和)×w3。
在以上算式(3)中,delta_x_#、delta_y_#和RSSI_#为该预定历史期间内每一条接收数据对应的接收机的坐标位置和该接收机接收到的RSSI值,x和y为上次计算出的待定位目标的坐标位置,w3为该预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重。第三位置偏移量类似一种作用力合的作用,考虑了附近其他接收机接收到的RSSI的强弱对待定位目标位移的影响。
在第四步中,根据以下算式(4)计算待定位目标的当前位置偏移量(delta_x,delta_y):
delta_x=delta_x_1+delta_x_2+delta_x_3,
delta_y=delta_y_1+delta_y_2+delta_y_3。
最后,在第五步中,计算待定位目标的当前坐标位置(x+delta_x,y+delta_y),并将当前坐标位置输出,得到待定位目标的新位置。其中,x和y为上次计算出的待定位目标的坐标位置。
权重w1、w2、w3的值将会显著影响定位精度。经大量试验结果表明,当w1设置在0.5-0.7范围内,w2设置在0.004-0.007范围内,w3设置在0.04-0.06范围内时,可充分考量并有效平衡当前接收机当前次接收到的无线信号指标、当前接收机上次接收到的无线信号指标以及预定历史期间内所有接收机接收到的无线信号指标对待定位目标位移的影响,获得较高的定位精度。
另外,在进行计算时,会遇到当前接收机当前次接收到的RSSI为该当前接收机首次接收到的RSSI的情形,此时,不存在当前接收机上次接收到的RSSI数据。这种情况下,在第二步中将第二位置偏移量直接设定为0。
当第一次计算待定位目标的坐标位置时,待定位目标没有任何历史坐标数据,也就是说,不存在上次算出的待定位目标的坐标位置。这种情况下,可以将当前接收机的坐标位置与一个随机坐标偏移量的加和(不妨称为随机坐标位置)来作为第一次计算出的待定位目标的当前坐标位置,并直接输出该随机坐标位置作为待定位目标的初始坐标位置,然后进入下一次计算。其中,该随机坐标偏移量根据当前接收机的当前次接收到的无线信号指标以及预设的无线信号指标与待定位目标和接收机之间距离的相关关系来确定。
对于采用RSSI作为无线信号指标并预设了RSSI与距离的相关关系的情况下,可通过以下方式获取该随机坐标位置:
当第一次计算待定位目标的坐标位置时,首先计算圆半径r=((RSSI上限值–当前次RSSI)/(RSSI上限值–RSSI下限值))×最大距离,得到以当前接收机的坐标位置(base1_x,base1_y)为圆心、半径为r的圆。然后,在该圆上随机选取一坐标位置作为待定位目标的当前坐标位置。
具体地,该随机选取的坐标位置的计算过程如下:
首先在该圆上随机选取一个点,确定经过该点的半径与坐标系的x轴所成的夹角αrandom。然后,计算该点与圆心的相对距离delta_x_random=r×cos(αrandom),delta_y_random=r×sin(αrandom)。进而,计算该点的坐标位置(x_random,y_random):x_random=base1_x+delta_x_random,y_random=base1_y+delta_y_random。最后,以该点的坐标位置(x_random,y_random)作为待定位目标的当前坐标位置,直接输出当前坐标位置(x_random,y_random)作为待定位目标的初始坐标位置(x,y)。
以这种方式获得的待定位目标的初始坐标位置可能与待定位目标的实际位置相重合,也有可能正好位于待定位目标的移动方向的最远端(即,与待定位目标的实际位置的距离最远处)。无论哪种情况,都可以随着计算的循环进行而修正偏差,从而快速收敛到期望坐标位置。当然,待定位目标的初始坐标位置与待定位目标的实际位置的距离越远,则收敛所需的时间越长。
以上介绍了图1所示实施例的各个环节的多种实现方式,下面将通过具体实施例来详细介绍本发明的基于无线信号指标进行定位的方法的实现过程。
本具体实施例中,待定位目标为移动台,采用三个接收机j1、j2、j3接收移动台发送的无线信号,接收机j1、j2、j3的坐标位置分别为(base_x1,base_y1)、(base_x2,base_y2)、(base_x3,base_y3)。移动台每隔100ms广播一次无线信号。采用RSSI作为无线信号指标,并预先设置RSSI与移动台和接收机之间距离的相关关系:当移动台和接收机之间距离为0(即,最小距离)时,RSSI=-60(即,RSSI上限值);当移动台和接收机之间距离为5m(即,最大距离)时,RSSI=-100(即,RSSI下限值)。预定历史期间设定为1s。每个接收机每次接收到移动台发送的无线信号后,产生一条接收数据,并将该接收数据转发至大数据管道进行汇集,其中,该接收数据包括无线信号接收时间、接收机的坐标位置、RSSI值和接收机的唯一标识。以下示意性列出了汇集的多条接收数据:
上述接收数据中,"表示“秒”,如8.025"表示时间为8秒零25毫秒。下面基于上述数据对本具体实施例的基于无线信号指标进行定位的方法进行说明。
在第一次计算移动台的坐标位置时,从上述接收数据中读取第一条数据(8.000",(base_x1,base_y1),-80,j1),根据读取的第一条数据确定当前接收机j1,并从中获取当前接收机j1的坐标位置(base_x1,base_y1)和当前次RSSI值-80。根据预设的RSSI与移动台和接收机之间距离的相关关系,将当前次RSSI值-80、RSSI上限值-60、RSSI下限值-100和最大距离5m代入r=((RSSI上限值–当前次RSSI)/(RSSI上限值–RSSI下限值))×最大距离,计算出圆半径r=2.5m,从而得到以(base_x1,base_y1)为圆心,半径为r=2.5m的圆,进而在该圆上随机选取一坐标位置作为移动台的当前坐标位置,即初始坐标位置(x,y),并输出初始坐标位置(x,y),然后进入下一次位置计算。该随机选取的坐标位置的具体计算过程如前所述。
在第二次计算移动台的坐标位置时,从上述接收数据中读取第二条数据(8.025",(base_x2,base_y2),-89,j2),根据读取的第二条数据确定当前接收机j2,并从中获取当前接收机j2的坐标位置(base_x2,base_y2)和当前次RSSI值-89。获取当前接收机j2当前次接收到无线信号的时间(8.025")之前的预定历史期间(1s)内每一条接收数据对应的接收机的坐标位置和RSSI值。本例此次计算中预定历史期间内仅有一条接收数据,对应的接收机j1的坐标位置和RSSI值分别为(base_x1,base_y1)和-80。
将当前接收机j2的坐标位置(base_x2,base_y2)和当前次RSSI值-89、移动台的初始坐标位置(x,y)、RSSI上限值-60、RSSI下限值-100、以及影响权重w1的值(本例中设定w1=0.55)代入上述算式(1),计算出第一位置偏移量(delta_x_1,delta_y_1)。由于当前接收机j2当前次接收到的RSSI为j2首次接收到的RSSI,将第二位置偏移量(delta_x_2,delta_y_2)直接设定为0。将接收机j1的坐标位置(base_x1,base_y1)和RSSI值-80、移动台的初始坐标位置(x,y)、RSSI上限值-60、RSSI下限值-100、以及影响权重w1和影响权重w3的值(本例中设定w3=0.05)代入上述算式(3),计算出第三位置偏移量(delta_x_3,delta_y_3)。进而,将第一、第二、第三位置偏移量进行加和,计算出移动台的当前位置偏移量(delta_x,delta_y)。最后,将移动台的初始坐标位置(x,y)与当前位置偏移量(delta_x,delta_y)进行加和,计算出移动台的当前坐标位置(x+delta_x,y+delta_y),并将其输出作为移动台的新的初始坐标位置(x,y)。
在第三次计算移动台的坐标位置时,从上述接收数据中读取第三条数据(8.060",(base_x3,base_y3),-95,j3),根据读取的第三条数据确定当前接收机j3,并从中获取当前接收机j3的坐标位置(base_x3,base_y3)和当前次RSSI值-95。获取当前接收机j3当前次接收到无线信号的时间(8.060")之前的预定历史期间(1s)内每一条接收数据对应的接收机的坐标位置和RSSI值。本例此次计算中预定历史期间内存在两条接收数据,对应的接收机j1的坐标位置和RSSI值分别为(base_x1,base_y1)和-80,接收机j2的坐标位置和RSSI值分别为(base_x2,base_y2)和-89。第三次坐标位置的计算过程与第二次的计算过程类似,此处不再赘述。
在第四次计算移动台的坐标位置时,从上述接收数据中读取第四条数据(8.101",(base_x2,base_y2),-80,j2),根据读取的第四条数据确定当前接收机j2,并从中获取当前接收机j2的坐标位置(base_x2,base_y2)和当前次RSSI值-80。进一步获取当前接收机j2上次接收到的RSSI值,即第二条接收数据中的RSSI值-89。获取当前接收机j2当前次接收到无线信号的时间(8.101")之前的预定历史期间(1s)内每一条接收数据对应的接收机的坐标位置和RSSI值。本例此次计算中预定历史期间内存在三条接收数据,对应的接收机j1的坐标位置和RSSI值分别为(base_x1,base_y1)和-80,接收机j2的坐标位置和RSSI值分别为(base_x2,base_y2)和-89,接收机j3的坐标位置和RSSI值分别为(base_x3,base_y3)和-95。
将当前接收机j2的坐标位置(base_x2,base_y2)和当前次RSSI值-80、第三次计算出的移动台的当前坐标位置(即新的初始坐标位置(x,y))、RSSI上限值-60、RSSI下限值-100、以及影响权重w1的值代入上述算式(1),计算出第一位置偏移量(delta_x_1,delta_y_1)。将当前接收机j2的坐标位置(base_x2,base_y2)、当前接收机j2的当前次RSSI值-80和上次RSSI值-89、第三次计算出的移动台的当前坐标位置(x,y)、以及影响权重w2的值(本例中设定w2=0.006)代入上述算式(2),计算出第二位置偏移量(delta_x_2,delta_y_2)。将接收机j1的坐标位置(base_x1,base_y1)和RSSI值-80、接收机j2的坐标位置(base_x2,base_y2)和RSSI值-89、接收机j3的坐标位置(base_x3,base_y3)和RSSI值-95、移动台的新的初始坐标位置(x,y)、RSSI上限值-60、RSSI下限值-100、以及影响权重w1和w3的值分别代入上述算式(3),计算出第三位置偏移量(delta_x_3,delta_y_3)。进而,将第一、第二、第三位置偏移量进行加和,计算出移动台的当前位置偏移量(delta_x,delta_y)。最后,将移动台的初始坐标位置(x,y)与当前位置偏移量(delta_x,delta_y)进行加和,计算出移动台的当前坐标位置(x+delta_x,y+delta_y),并将其输出作为移动台的新的初始坐标位置(x,y)。
依次类推进行计算。
在第n次计算移动台的坐标位置时,从上述接收数据中读取第n条数据(9.010",(base_x2,base_y2),-70,j2),根据读取的第n条数据确定当前接收机j2,并从中获取当前接收机j2的坐标位置(base_x2,base_y2)和当前次RSSI值-70。进一步获取当前接收机j2上次接收到的RSSI值。获取当前接收机j2当前次接收到无线信号的时间(9.010")之前的预定历史期间(1s)内每一条接收数据对应的接收机的坐标位置和RSSI值。可见,此次计算中预定历史期间内的接收数据只包括第二条接收数据至第n-1条接收数据。由于第一条接收数据的无线信号接收时间(8.000")与当前接收机j2当前次接收到无线信号的时间(9.010")之间的时间间隔已超过预定历史期间(1s),在计算第三位置偏移量(delta_x_3,delta_y_3)时无需考虑接收机j1在8.000"接收到的RSSI对移动台位移的影响。第n次坐标位置的计算过程与第四次的计算过程类似,此处不再赘述。
通过如此循环计算,不断输出移动台的新坐标位置,实现移动台的定位。
需要说明的是,实际应用中,上述所有可选实施方式可以采用结合的方式任意组合,形成本发明的可选实施例,在此不再一一赘述。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种基于无线信号指标进行定位的装置,用于支持上述任意一个实施例或其组合所提供的基于无线信号指标进行定位的方法。图2示出了根据本发明一实施例的基于无线信号指标进行定位的装置200的结构示意图。参见图2,该装置200至少可以包括:当前接收机确定模块210、无线信号指标获取模块220以及目标坐标位置计算模块230。
现介绍本发明实施例的基于无线信号指标进行定位的装置200的各组成或器件的功能以及各部分间的连接关系:
当前接收机确定模块210,适于从一个或多个接收机接收到待定位目标发送的无线信号而产生的接收数据中按照无线信号接收时间顺序读取一条接收数据,以该接收数据对应的接收机和无线信号指标作为当前接收机及其当前次接收到的无线信号指标。
无线信号指标获取模块220,与当前接收机确定模块210连接,适于获取该当前接收机上次接收到待定位目标发送的无线信号时的无线信号指标;并获取在该当前接收机当前次接收到无线信号的时间之前的预定历史期间内所有接收机中的每一个每次接收到待定位目标发送的无线信号时的无线信号指标。
目标坐标位置计算模块230,分别与当前接收机确定模块210和无线信号指标获取模块220连接,适于根据预设的无线信号指标与待定位目标和接收机之间距离的相关关系、当前接收机的坐标位置、当前接收机当前次接收到的无线信号指标和上次接收到的无线信号指标、在预定历史期间内所有接收机接收到的无线信号指标和这些接收机的坐标位置、以及上次计算出的待定位目标的坐标位置,计算待定位目标的当前坐标位置。
上文提及的无线信号由待定位目标以指定周期向该一个或多个接收机进行广播。预定历史期间可设定在1-5s范围内,优选在1-3s范围内,从而在充分考虑附近其他接收机接收到的无线信号指标的前提下,保证预定历史期间内的数据数量在合理范围。
优选地,无线信号指标可以采用无线信号的接收信号强度指示RSSI。
进一步地,当无线信号指标为RSSI时,预设的无线信号指标与待定位目标和接收机之间距离的相关关系包括待定位目标与接收机之间的最小距离和与该最小距离对应的RSSI上限值,以及待定位目标与接收机之间的最大距离和与该最大距离对应的RSSI下限值,其中该最小距离设为0。最大距离、RSSI上限值和RSSI下限值与无线信号的发射功率和频率有关。
更进一步地,如图3所示,装置200还可以包括信号接收数据筛选模块240。信号接收数据筛选模块240可与当前接收机确定模块210连接,适于对该一个或多个接收机接收到待定位目标发送的无线信号而产生的接收数据进行筛选,丢弃RSSI值大于RSSI上限值或小于RSSI下限值的接收数据。由此保证数据的有效性。
在一个优选的实施例中,参照图3所示,目标坐标位置计算模块230可以包括以下单元:
第一位置偏移量计算单元231,适于根据预设的无线信号指标与待定位目标和接收机之间距离的相关关系、当前接收机的坐标位置和当前次接收到的RSSI、上次计算出的待定位目标的坐标位置、以及预设的当前接收机当前次接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,计算当前接收机当前次接收到的RSSI引致的待定位目标的第一位置偏移量。
第二位置偏移量计算单元232,适于根据当前接收机的坐标位置、当前接收机当前次接收到的RSSI和上次接收到的RSSI、上次计算出的待定位目标的坐标位置、以及预设的当前接收机上次接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,计算当前接收机上次接收到的RSSI引致的待定位目标的第二位置偏移量。
第三位置偏移量计算单元233,适于根据预设的无线信号指标与待定位目标和接收机之间距离的相关关系、在预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI和这些接收机的坐标位置、上次计算出的待定位目标的坐标位置、以及预设的该预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,计算该预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI引致的待定位目标的第三位置偏移量。
当前位置偏移量计算单元234,分别与第一位置偏移量计算单元231、第二位置偏移量计算单元232和第三位置偏移量计算单元233相连接,适于将第一、第二和第三位置偏移量进行加和,得到待定位目标的当前位置偏移量。
当前坐标位置计算单元235,与当前位置偏移量计算单元234连接,适于将上次计算出的待定位目标的坐标位置与当前位置偏移量进行加和,得到待定位目标的当前坐标位置。
进一步优选的,第一位置偏移量计算单元231还适于根据以下算式(1)计算当前接收机当前次接收到的RSSI引致的待定位目标的第一位置偏移量(delta_x_1,delta_y_1):
delta_x_1=(base1_x–x)×((RSSI上限值–当前次RSSI)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1,
delta_y_1=(base1_y–y)×((RSSI上限值–当前次RSSI)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1。
在以上算式(1)中,base1_x和base1_y为当前接收机的坐标位置,x和y为上次计算出的待定位目标的坐标位置,w1为当前接收机当前次接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重。
第二位置偏移量计算单元232还适于根据以下算式(2)计算当前接收机上次接收到的RSSI引致的待定位目标的第二位置偏移量(delta_x_2,delta_y_2):
delta_x_2=(base1_x–x)×(当前次RSSI–上次RSSI)×w2,
delta_y_2=(base1_y–y)×(当前次RSSI–上次RSSI)×w2。
在以上算式(2)中,base1_x和base1_y、x和y的含义与算式(1)相同,w2为当前接收机上次接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重。
第三位置偏移量计算单元233还适于根据以下算式(3)计算该预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI引致的待定位目标的第三位置偏移量(delta_x_3,delta_y_3):
delta_x_#=(base#_x–x)×((RSSI上限值–RSSI_#)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1,
delta_y_#=(base#_y–y)×((RSSI上限值–RSSI_#)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1,
delta_x_3=(所有的delta_x_#的加和)×w3,
delta_y_3=(所有的delta_y_#的加和)×w3。
在以上算式(3)中,delta_x_#、delta_y_#和RSSI_#为该预定历史期间内每一条接收数据对应的接收机的坐标位置和该接收机接收到的RSSI值,x和y为上次计算出的待定位目标的坐标位置,w3为该预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重。
当前位置偏移量计算单元234还适于根据以下算式(4)计算待定位目标的当前位置偏移量(delta_x,delta_y):
delta_x=delta_x_1+delta_x_2+delta_x_3,
delta_y=delta_y_1+delta_y_2+delta_y_3。
当前坐标位置计算单元235还适于计算待定位目标的当前坐标位置(x+delta_x,y+delta_y),并将当前坐标位置输出,得到待定位目标的新位置。其中,x和y为上次计算出的待定位目标的坐标位置。
为了获得较高的定位精度,优选地,w1设置在0.5-0.7范围内,w2设置在0.004-0.007范围内,w3设置在0.04-0.06范围内。
在一个可选的实施例中,第二位置偏移量计算单元232还适于若当前接收机当前次接收到的RSSI为该当前接收机首次接收到的RSSI,则设定第二位置偏移量为0。
在一个可选的实施例中,仍然参照图3所示,目标坐标位置计算模块230还可以包括首次坐标位置计算单元236。首次坐标位置计算单元236适于当第一次计算待定位目标的坐标位置时,计算圆半径r=((RSSI上限值–当前次RSSI)/(RSSI上限值–RSSI下限值))×最大距离,得到以当前接收机的坐标位置(base1_x,base1_y)为圆心、半径为r的圆;然后,在该圆上随机选取一坐标位置作为待定位目标的当前坐标位置。
进一步地,首次坐标位置计算单元236还适于:
在该圆上随机选取一个点,确定经过该点的半径与坐标系的x轴所成的夹角αrandom;
计算该点与圆心的相对距离delta_x_random=r×cos(αrandom),delta_y_random=r×sin(αrandom);
计算该点的坐标位置(x_random,y_random):x_random=base1_x+delta_x_random,y_random=base1_y+delta_y_random;
以该点的坐标位置(x_random,y_random)作为待定位目标的当前坐标位置。
根据上述任意一个可选实施例或多个可选实施例的组合,本发明实施例能够达到如下有益效果:
本发明实施例提出的基于无线信号指标进行定位的方法和装置,以所有接收机接收到的待定位目标发送的无线信号依次作为输入,在进行定位计算时综合考虑当前接收机当前次接收到的无线信号指标、当前接收机上次接收到的无线信号指标以及预定历史期间内所有接收机接收到的无线信号指标的影响,得到待定位目标的当前坐标位置。本发明实施例提供的方案既适用于离散无线信号,也适用于连续无线信号,解决了现有技术的基于无线信号指标的定位方法不能适用于离散无线信号场景的问题。同时,本发明实施例提供的方案实现简单,定位精度高。
进一步地,通过恰当地设置当前接收机当前次接收到的无线信号指标、当前接收机上次接收到的无线信号指标以及预定历史期间内所有接收机接收到的无线信号指标对待定位目标的位移的不同影响权重,计算出该待定位目标的位置偏移量,进而计算出待定位目标的当前坐标位置,可进一步提高定位精度。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,为简洁起见,在此不另赘述。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以物理上相互独立,也可以两个或两个以上功能单元集成在一起,还可以全部功能单元都集成在一个处理单元中。上述集成的功能单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件或者固件的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解:所述集成的功能单元如果以软件的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,其包括若干指令,用以使得一台计算设备(例如个人计算机,服务器,或者网络设备等)在运行所述指令时执行本发明各实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM),磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者,实现前述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件(诸如个人计算机,服务器,或者网络设备等的计算设备)来完成,所述程序指令可以存储于一计算机可读取存储介质中,当所述程序指令被计算设备的处理器执行时,所述计算设备执行本发明各实施例所述方法的全部或部分步骤。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:在本发明的精神和原则之内,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案脱离本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种基于无线信号指标进行定位的方法,其特征在于,包括:
从一个或多个接收机接收到待定位目标发送的无线信号而产生的接收数据中按照无线信号接收时间顺序读取一条接收数据,以该接收数据对应的接收机和无线信号指标作为当前接收机及其当前次接收到的无线信号指标;
获取该当前接收机上次接收到所述待定位目标发送的无线信号时的无线信号指标;
获取在该当前接收机当前次接收到所述无线信号的时间之前的预定历史期间内所有接收机中的每一个每次接收到所述待定位目标发送的无线信号时的无线信号指标;
根据以下算式计算当前接收机当前次接收到的RSSI引致的所述待定位目标的第一位置偏移量(delta_x_1,delta_y_1):delta_x_1=(base1_x–x)×((RSSI上限值–当前次RSSI)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1,delta_y_1=(base1_y–y)×((RSSI上限值–当前次RSSI)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1;
根据以下算式计算当前接收机上次接收到的RSSI引致的所述待定位目标的第二位置偏移量(delta_x_2,delta_y_2):delta_x_2=(base1_x–x)×(当前次RSSI–上次RSSI)×w2,delta_y_2=(base1_y–y)×(当前次RSSI–上次RSSI)×w2;
根据以下算式计算该预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI引致的所述待定位目标的第三位置偏移量(delta_x_3,delta_y_3):delta_x_3=(所有的delta_x_#的加和)×w3,delta_y_3=(所有的delta_y_#的加和)×w3,delta_x_#=(base#_x–x)×((RSSI上限值–RSSI_#)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1,delta_y_#=(base#_y–y)×((RSSI上限值–RSSI_#)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1;
根据以下算式计算所述待定位目标的当前位置偏移量(delta_x,delta_y):delta_x=delta_x_1+delta_x_2+delta_x_3,delta_y=delta_y_1+delta_y_2+delta_y_3;以及
计算所述待定位目标的当前坐标位置(x+delta_x,y+delta_y);
其中,base1_x和base1_y为当前接收机的坐标位置,x和y为上次计算出的所述待定位目标的坐标位置,delta_x_#、delta_y_#和RSSI_#为该预定历史期间内每一条接收数据对应的接收机的坐标位置和该接收机接收到的RSSI值,w1为当前接收机当前次接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,w2为当前接收机上次接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,w3为该预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,所述RSSI上限值和待定位目标与接收机之间的最小距离对应,所述RSSI下限值和待定位目标与接收机之间的最大距离对应,其中该最小距离为0;并且
所述无线信号由所述待定位目标以指定周期向所述一个或多个接收机进行广播。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述无线信号指标为无线信号的接收信号强度指示RSSI。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
对所述一个或多个接收机接收到待定位目标发送的无线信号而产生的接收数据进行筛选,丢弃RSSI值大于所述RSSI上限值或小于所述RSSI下限值的接收数据。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,若该当前接收机当前次接收到的RSSI为该当前接收机首次接收到的RSSI,则设定所述第二位置偏移量为0。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
w1在0.5-0.7范围内;
w2在0.004-0.007范围内;
w3在0.04-0.06范围内。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
当第一次计算所述待定位目标的坐标位置时,计算圆半径r=((RSSI上限值–当前次RSSI)/(RSSI上限值–RSSI下限值))×最大距离,得到以所述当前接收机的坐标位置(base1_x,base1_y)为圆心、半径为r的圆;
在所述圆上随机选取一坐标位置作为所述待定位目标的当前坐标位置。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,在所述圆上随机选取一坐标位置作为所述待定位目标的当前坐标位置,包括:
在所述圆上随机选取一个点,确定经过该点的半径与坐标系的x轴所成的夹角αrandom;
计算该点与圆心的相对距离delta_x_random=r×cos(αrandom),delta_y_random=r×sin(αrandom);
计算该点的坐标位置(x_random,y_random):x_random=base1_x+delta_x_random,y_random=base1_y+delta_y_random;
以该点的坐标位置(x_random,y_random)作为所述待定位目标的当前坐标位置。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述预定历史期间在1-5s范围内。
9.一种基于无线信号指标进行定位的装置,其特征在于,包括:
当前接收机确定模块,适于从一个或多个接收机接收到待定位目标发送的无线信号而产生的接收数据中按照无线信号接收时间顺序读取一条接收数据,以该接收数据对应的接收机和无线信号指标作为当前接收机及其当前次接收到的无线信号指标;
无线信号指标获取模块,适于获取该当前接收机上次接收到所述待定位目标发送的无线信号时的无线信号指标;并
获取在该当前接收机当前次接收到所述无线信号的时间之前的预定历史期间内所有接收机中的每一个每次接收到所述待定位目标发送的无线信号时的无线信号指标;以及
目标坐标位置计算模块,适于根据以下算式计算当前接收机当前次接收到的RSSI引致的所述待定位目标的第一位置偏移量(delta_x_1,delta_y_1):delta_x_1=(base1_x–x)×((RSSI上限值–当前次RSSI)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1,delta_y_1=(base1_y–y)×((RSSI上限值–当前次RSSI)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1,根据以下算式计算当前接收机上次接收到的RSSI引致的所述待定位目标的第二位置偏移量(delta_x_2,delta_y_2):delta_x_2=(base1_x–x)×(当前次RSSI–上次RSSI)×w2,delta_y_2=(base1_y–y)×(当前次RSSI–上次RSSI)×w2,根据以下算式计算该预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI引致的所述待定位目标的第三位置偏移量(delta_x_3,delta_y_3):delta_x_3=(所有的delta_x_#的加和)×w3,delta_y_3=(所有的delta_y_#的加和)×w3,delta_x_#=(base#_x–x)×((RSSI上限值–RSSI_#)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1,delta_y_#=(base#_y–y)×((RSSI上限值–RSSI_#)/(RSSI上限值–RSSI下限值))2×w1,根据以下算式计算所述待定位目标的当前位置偏移量(delta_x,delta_y):delta_x=delta_x_1+delta_x_2+delta_x_3,delta_y=delta_y_1+delta_y_2+delta_y_3,以及计算所述待定位目标的当前坐标位置(x+delta_x,y+delta_y);
其中,base1_x和base1_y为当前接收机的坐标位置,x和y为上次计算出的所述待定位目标的坐标位置,delta_x_#、delta_y_#和RSSI_#为该预定历史期间内每一条接收数据对应的接收机的坐标位置和该接收机接收到的RSSI值,w1为当前接收机当前次接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,w2为当前接收机上次接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,w3为该预定历史期间内所有接收机接收到的RSSI对待定位目标的位置偏移量的影响权重,所述RSSI上限值和待定位目标与接收机之间的最小距离对应,所述RSSI下限值和待定位目标与接收机之间的最大距离对应,其中该最小距离为0;并且
所述无线信号由所述待定位目标以指定周期向所述一个或多个接收机进行广播。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述无线信号指标为无线信号的接收信号强度指示RSSI。
11.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,还包括:
信号接收数据筛选模块,适于对所述一个或多个接收机接收到待定位目标发送的无线信号而产生的接收数据进行筛选,丢弃RSSI值大于所述RSSI上限值或小于所述RSSI下限值的接收数据。
12.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述第二位置偏移量计算单元还适于:
若该当前接收机当前次接收到的RSSI为该当前接收机首次接收到的RSSI,则设定所述第二位置偏移量为0。
13.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述目标坐标位置计算模块还包括:
首次坐标位置计算单元,适于当第一次计算所述待定位目标的坐标位置时,计算圆半径r=((RSSI上限值–当前次RSSI)/(RSSI上限值–RSSI下限值))×最大距离,得到以所述当前接收机的坐标位置(base1_x,base1_y)为圆心、半径为r的圆;
在所述圆上随机选取一坐标位置作为所述待定位目标的当前坐标位置。
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