CN112929822B - 一种基于WiFi-RTT测距的返回值状态监听系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于WiFi‑RTT测距的返回值状态监听系统，包括中央处理器、数据采集系统和监听系统；所述数据采集系统采集得到数据集并发送给中央处理器，所述数据集包括来自WIFI信号源提供的RTT测距信息，所述RTT测距信息包括返回值状态，所述返回值状态包括路由器数目和路由器编号；所述中央处理器接收所述数据集，对所述数据集进行数据预处理，并将结果发送给监听系统；本发明能够解决室内定位问题。

Description

一种基于WiFi-RTT测距的返回值状态监听系统
技术领域
本发明属于室内定位的技术领域，具体涉及一种基于WiFi-RTT测距的返回值状态监听系统。
背景技术
基于位置服务的应用使得定位技术受到越来越多的关注，同时对定位结果的精度提出了更高的要求。随着智能手机的普及和应用，提供多种基于位置服务的手机会成为未来大众高精度定位的主要载体。由于基于全球导航卫星系统(GNSS)的导航信号在室内很难被接收到，因此不能被用于室内定位。为解决室内定位问题，已经提出了多种技术方案，如基于WiFi、超宽带、蓝牙、惯性传感器等，与其它技术相比，WiFi因庞大的受众和低廉的价格受到更多的关注。ToA、TDoA等测距方式因时钟误差使得测距结果偏差严重，以此用来定位是极度不合理的。RTT测距方式因消除钟差带来的影响可以提供更精确的测距结果，又因存在半系统误差不能获得很好的定位结果。使用过程中，路由器返回值状态的频繁变化给室内高精度定位增加了困难，目前尚未提出合理的解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于WiFi-RTT测距的返回值状态监听系统，能够解决室内定位问题。
实现本发明的技术方案如下：
一种基于WiFi-RTT测距的返回值状态监听系统，包括中央处理器、数据采集系统和监听系统；
所述数据采集系统采集得到数据集并发送给中央处理器，所述数据集包括来自WIFI信号源提供的RTT测距信息，所述RTT测距信息包括返回值状态，所述返回值状态包括路由器数目和路由器编号；
所述中央处理器接收所述数据集，对所述数据集进行数据预处理，并将结果发送给监听系统。
进一步地，所述监听系统包括次监听系统、判别系统和警报系统；所述次监听系统在发现所述返回值状态可能发生变化时向所述判别系统发送信息；所述判别系统判断所述返回值状态变化是否成立，如果成立，则向所述警报系统发送信息，所述警报系统获得信息后向所述中央处理器发送警报；如果不成立，则所述判别系统动作终止。
进一步地，所述次监听系统根据相邻测距结果的时间戳计算真实扫描周期，若所述真实扫描周期超过设定阈值，则将此时刻前后各5次所述RTT测距信息传递给所述判别系统。
进一步地，所述设定阈值为超过采样周期80ns。
进一步地，所述判别系统获得所述次监听系统提供的此时刻前后各5次所述RTT测距信息后按照如下步骤进行判别：
1.比较此时刻及前1次RTT测距信息的路由器数目，若此时刻路由器数目大于前1次路由器数目，认为返回值状态改变，向警报系统发送信息；若两次路由器数目相同，进入步骤2；若此时刻路由器数目小于前1次路由器数目，
进入步骤3；
2.比较此时刻及前1次RTT测距信息的路由器编号，若前后两次路由器编号集合完全相同，认为返回值状态未改变，判别系统动作终止；若路由器编号集合不完全相同，认为返回值状态改变，向警报系统发送信息；
3.比较此时刻及前1次RTT测距信息的路由器编号，若前1次路由器编号集合完全包含此时刻路由器编号集合，即无新的路由器编号出现，进入步骤4；否则，认为返回值状态改变，向警报系统发送信息；
4.比较此时刻各个路由器提供的前后各5次RTT测距信息的RTT测距均值，若所有路由器提供的前后各5次RTT测距均值误差绝对值均小于3cm，认为返回值状态未改变，判别系统动作终止；否则，认为返回值状态改变，向警报系统发送信息。
有益效果：
本发明通过对返回值状态的监听，可以在返回值状态改变初期确定测距结果变化情况，对系统误差有更好的估计，同时取消每次位置解算对系统误差的估计，减少运算成本，加快计算速度，为实时定位的实现提供可能。
附图说明
图1是根据本发明实施例的一种基于WiFi-RTT测距的返回值状态监听系统结构示意图。
图2是根据本发明实施例的一种适合判别系统用判别算法流程图。
其中，1-中央处理器；2-数据采集系统；3-监听系统；4-数据集；5-RTT测距信息；6-返回值状态；7-路由器数目；8-路由器编号；9-次监听系统；10-判别系统；11-警报系统。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
根据图1-2，本发明实施例提供的一种基于WiFi-RTT测距的返回值状态监听系统，包括中央处理器1、数据采集系统2和监听系统3，对于中央处理器1来说，所述中央处理器1上分别连接有数据采集系统2、监听系统3，其中，所述中央处理器1获得由所述数据采集系统2采集得到的数据集4，随后进行数据预处理；对于数据集4来说，所述数据集4包括来自WIFI信号源提供的RTT测距信息5，对于RTT测距信息5来说，所述RTT测距信息5包括返回值状态6，对于返回值状态6来说，所述返回值状态6包括路由器数目7和路由器编号8，所述中央处理器1将预处理后的信息发送给监听系统3。
在进行返回值状态监听过程中，本发明认为路由器状态改变会对所述数据采集系统2造成影响，具体体现为测距半系统误差的重置，而所述测距半系统误差的重置会对定位结果造成影响；通过对所述返回值状态6的监听，可以在所述返回值状态6改变初期确定所述RTT测距信息5变化情况，对所述测距半系统误差有更好的估计，同时取消每次位置解算对所述测距半系统误差的描述，以减少运算成本，加快计算速度，为实时定位的实现提供可能。
在进行返回值状态监听过程中，认为理想条件下，所述返回值状态6将持续至整个测距动作结束，由于热噪声的存在，真实扫描周期会在一个范围内波动。而所述真实扫描周期的不确定会使得手机处理来自于各个路由器的通信包的时间戳改变，所述时间戳的改变就会造成手机对两个通信包处理周期的重叠或处理周期的分离，所述处理周期的重叠使手机解析通信包信息失败，具体表现为所述返回值状态6改变。
在进行返回值状态监听过程中，本发明认为两次相邻的测距过程之间的时间差突变有更大的可能造成所述返回值状态6改变；同时，所述时间差突变与所述返回值状态6改变关联程度随着采样周期增大而减小；同时，拥有不同所述路由器编号8的路由器在所述返回值状态6中出现概率与多路径效应有关，与所述路由器自身状态无关。
在进行返回值状态监听过程中，本发明认为手机省电模式会通过影响操作系统和所述中央处理器1处理速度对所述数据采集系统2造成影响，进而影响所述返回值状态6，最后影响定位结果；所述手机省电模式对所述返回值状态6的影响具体表现为两种：其一为所述真实扫描周期平均值减半，此时制约所述返回值状态6改变的是所述真实扫描周期平均值的变化，如果所述真实扫描周期平均值不发生变化，则所述返回值状态6不变；其二为两次相邻的测距过程之间的所述真实扫描周期波动状态明显，所述真实扫描周期状态波动明显导致所述返回值状态6波动明显。
在具体应用时，对于监听系统3来说，监听系统3包括次监听系统9、判别系统10和警报系统11；对于次监听系统9来说，所述次监听系统9在发现所述返回值状态6可能发生变化时向所述判别系统10发送信息；对于判别系统10来说，所述判别系统10判断所述返回值状态6改变是否真实成立，如果成立，则向所述警报系统11发送信息，如果不成立，则所述判别系统10动作终止；对于警报系统11来说，所述警报系统11获得信息后直接向所述中央处理器1发送警报。
在具体应用时，对于次监听系统9来说，所述次监听系统9根据相邻测距结果所述时间戳计算所述真实扫描周期；对于真实扫描周期来说，若所述真实扫描周期超过设定阈值，则将此时刻前后各5次所述RTT测距信息5传递给所述判别系统10；对于设定阈值来说，一般取所述设定阈值超过所述采样周期80ns。
根据本发明的实施例，还提供了一种适合判别系统10用判别算法，如图2所示，在具体应用时，对于判别系统10来说，所述判别系统10获得所述次监听系统9提供的此时刻前后各5次所述RTT测距信息5后，该适合于判别系统10用判别算法，按照如下步骤进行判别：
步骤S101，比较此时刻及前1次所述RTT测距信息5的所述路由器数目7，若此时刻所述路由器数目7大于前1次所述路由器数目7，认为所述返回值状态6改变，向所述警报系统11发送信息；若两次所述路由器数目7相同，进入步骤S102；若此时刻所述路由器数目7小于前1次所述路由器数目7，进入步骤S103。
步骤S102，比较此时刻及前1次所述RTT测距信息5的所述路由器编号8，若前后两次所述路由器编号集合8完全相同，认为所述返回值状态6未改变，判别系统10动作终止；若所述路由器编号8不完全相同，认为所述返回值状态6改变，向所述警报系统11发送信息。
步骤S103，比较此时刻及前1次所述RTT测距信息5的所述路由器编号8，若前1次所述路由器编号8集合完全包含此时刻所述路由器编号8集合，即无新的所述路由器编号8出现，进入步骤S104；否则，认为所述返回值状态6改变，向所述警报系统11发送信息。
步骤S104，比较此时刻各个路由器提供的前后各5次所述RTT测距信息5的RTT测距均值，若所有路由器提供的前后各5次所述RTT测距均值误差绝对值均小于3cm，认为所述返回值状态6未改变，判别系统10动作终止；否则，认为所述返回值状态6改变，向所述警报系统11发送信息。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于WiFi-RTT测距的返回值状态监听系统，其特征在于，包括中央处理器、数据采集系统和监听系统；
所述数据采集系统采集得到数据集并发送给中央处理器，所述数据集包括来自WIFI信号源提供的RTT测距信息，所述RTT测距信息包括返回值状态，所述返回值状态包括路由器数目和路由器编号；
所述中央处理器接收所述数据集，对所述数据集进行数据预处理，并将结果发送给监听系统。
2.如权利要求1所述的一种基于WiFi-RTT测距的返回值状态监听系统，其特征在于，所述监听系统包括次监听系统、判别系统和警报系统；所述次监听系统在发现所述返回值状态可能发生变化时向所述判别系统发送信息；所述判别系统判断所述返回值状态变化是否成立，如果成立，则向所述警报系统发送信息，所述警报系统获得信息后向所述中央处理器发送警报；如果不成立，则所述判别系统动作终止。
3.如权利要求2所述的一种基于WiFi-RTT测距的返回值状态监听系统，其特征在于，所述次监听系统根据相邻测距结果的时间戳计算真实扫描周期，若所述真实扫描周期超过设定阈值，则将此时刻前后各5次所述RTT测距信息传递给所述判别系统。
4.如权利要求3所述的一种基于WiFi-RTT测距的返回值状态监听系统，其特征在于，所述设定阈值为超过采样周期80ns。
5.如权利要求3所述的一种基于WiFi-RTT测距的返回值状态监听系统，其特征在于，所述判别系统获得所述次监听系统提供的此时刻前后各5次所述RTT测距信息后按照如下步骤进行判别：
1.比较此时刻及前1次RTT测距信息的路由器数目，若此时刻路由器数目大于前1次路由器数目，认为返回值状态改变，向警报系统发送信息；若两次路由器数目相同，进入步骤2；若此时刻路由器数目小于前1次路由器数目，进入步骤3；
2.比较此时刻及前1次RTT测距信息的路由器编号，若前后两次路由器编号集合完全相同，认为返回值状态未改变，判别系统动作终止；若路由器编号集合不完全相同，认为返回值状态改变，向警报系统发送信息；
3.比较此时刻及前1次RTT测距信息的路由器编号，若前1次路由器编号集合完全包含此时刻路由器编号集合，即无新的路由器编号出现，进入步骤4；否则，认为返回值状态改变，向警报系统发送信息；
4.比较此时刻各个路由器提供的前后各5次RTT测距信息的RTT测距均值，若所有路由器提供的前后各5次RTT测距均值误差绝对值均小于3cm，认为返回值状态未改变，判别系统动作终止；否则，认为返回值状态改变，向警报系统发送信息。
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