CN113567917A - 室内定位方法、电子装置及计算机可读储存媒体 - Google Patents

室内定位方法、电子装置及计算机可读储存媒体 Download PDF

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Abstract

一种室内定位方法，侦测室内的待定位物体，利用RSSI值的误差定义待定位物体的可能所在区域，根据RSSI值计算待定位物体与基地台间的RSSI移动向量，利用RSSI移动向量与基地台间的位置相对角度的相依关系预测所述待定位物体的具体位置。利用多节点的同频干扰与CINR的高关联特性，经转换向量后与RSSI移动向量进行比对以计算一均方根误差。当所述均方根误差小于一预设临界值时，即可精确定位出所述待定位物体的位置。本发明还提供一种电子装置及计算机可读储存媒体，利用RSSI与CINR的高关联特性来精确定位出待定位物体的位置。

Description

室内定位方法、电子装置及计算机可读储存媒体
技术领域
本发明涉及定位方法，尤其涉及一种室基于接收讯号强度指示 (ReceivedSignal Strength Indication，RSSI)的室内定位方法、电子 装置及计算机可读储存媒体。
背景技术
目前许多室内定位方法都是透过计算接收讯号强度指示 (Received SignalStrength Indication，RSSI)值来判断行动装置的位 置，RSSI值的计算方式如下。「接收端(即，行动装置)」收到来 自不同「基地台」的讯号，因为传输距离的不同，会造成不同程度的讯号衰减。透过所接收到的讯号衰减程度，可计算出接收端与个别基 地台的距离，再套上「三角定位公式」，就能计算出接收端所在的坐 标。
然而，RSSI也并非毫无缺点，当室内有任何会造成讯号衰减的 因素时，计算就会失准，例如，复杂的装潢、穿梭的人潮等等，因此 RSSI的实用性有限，定位精准度亦难以提升。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种室内定位方法、电子装置及计算 机可读储存媒体，利用RSSI与CINR的高关联特性来精确定位出待 定位物体的位置。
本发明实施例提供一种室内定位方法，应用于电子装置中，利用 待定位物体与至少第一无线装置、第二无线装置与第三无线装置间的 第一接收讯号强度指示(ReceivedSignal Strength Indication，RSSI) 值、第二RSSI值与第三RSSI值的误差定义所述待定位物体的可能 位置范围；根据所述第一RSSI值、所述第二RSSI值与所述第三RSSI 值分别计算出所述待定位物体与所述第一无线装置、所述第二无线装 置与所述第三无线装置间的第一RSSI移动向量、第二RSSI移动向 量与第三RSSI移动向量，并利用所述第一RSSI移动向量、所述第 二RSSI移动向量与所述第三RSSI移动向量及所述第一无线装置、 所述第二无线装置与所述第三无线装置间的位置相对角度的相依关 系定义所述待定位物体在所述可能位置范围中的复数可能具体位置； 通过所述待定位物体的所述第一RSSI移动向量、所述第二RSSI移 动向量与所述第三RSSI移动向量的权重及所述可能位置范围内相对 于所述第一无线装置、所述第二无线装置与所述第三无线装置的总角 度决定各个位置相对角度的默认切割精度及所述待定位物体的可能 具体位置的数量；将所述待定位物体的载波讯号与干扰讯号比 (Carrier to Interference-plus-Noise Ratio，CINR)变化量以向量形式 与所述第一RSSI移动向量、所述第二RSSI移动向量与所述第三RSSI 移动向量进行比对以计算均方根误差；根据所述均方根误差判断所述 待定位物体的可能具体位置的数量是否小于默认值；以及若所述待定 位物体的可能具体位置的数量不小于所述默认值，则选择具有最小误 差的可能具体位置为所述待定位物体的实际定位位置。
本发明实施例还提供一种电子装置，包括定义模块、计算模块与 判断模块。所述定义模块用于利用待定位物体与至少第一无线装置、 第二无线装置与第三无线装置间的第一RSSI值、第二RSSI值与第 三RSSI值的误差定义所述待定位物体的一可能位置范围。所述计算 模块用于根据所述第一RSSI值、所述第二RSSI值与所述第三RSSI 值分别计算出所述待定位物体与所述第一无线装置、所述第二无线装 置与所述第三无线装置间的第一RSSI移动向量、第二RSSI移动向 量与第三RSSI移动向量，并利用所述第一RSSI移动向量、所述第 二RSSI移动向量与所述第三RSSI移动向量及所述第一无线装置、 所述第二无线装置与所述第三无线装置间的位置相对角度的相依关 系定义所述待定位物体在所述可能位置范围中的复数可能具体位置， 通过所述待定位物体的所述第一RSSI移动向量、所述第二RSSI移 动向量与所述第三RSSI移动向量的权重及所述可能位置范围内相对 于所述第一无线装置、所述第二无线装置与所述第三无线装置的总角 度决定各个位置相对角度的默认切割精度及所述待定位物体的可能 具体位置的数量，将所述待定位物体的CINR变化量以向量形式与所 述第一RSSI移动向量、所述第二RSSI移动向量与所述第三RSSI移 动向量进行比对以计算均方根误差。所述判断模块用于根据所述均方 根误差判断所述待定位物体的可能具体位置的数量是否小于默认值， 以及若所述待定位物体的可能具体位置的数量不小于所述默认值，则 选择具有最小误差的可能具体位置为所述待定位物体的实际定位位 置。
本发明实施例还提供一种计算机可读储存媒体，该计算机可读储 存媒体上储存有计算机程序，该计算机程序被执行时实现如前述的室 内定位方法的步骤。
本发明实施例的室内定位方法、室内定位装置及计算机可读储存 媒体侦测室内的待定位物体，利用RSSI值的误差定义待定位物体的 可能所在区域，根据RSSI值计算待定位物体与基地台间的RSSI移 动向量，利用RSSI移动向量与基地台间的位置相对角度的相依关系 预测所述待定位物体的具体位置。利用多节点的同频干扰与CINR的 高关联特性，经转换向量后与RSSI移动向量进行比对以计算一均方 根误差。当所述均方根误差小于一预设临界值时，即可精确定位出所 述待定位物体的位置。本发明还提供一种电子装置及计算机可读储存 媒体。
附图说明
图1是本发明实施例的室内定位方法的步骤流程图。
图2A与2B是本发明实施例的待定位物体的可能位置范围的示 意图。
图3是本发明实施例的待定位物体的RSSI移动向量的示意图。
图4是本发明实施例的计算待定位物体的均方根误差的示意图。
图5是本发明实施例的电子装置的硬件架构示意图。
图6是本发明实施例的电子装置的功能方块图。
主要元件符号说明
电子装置 200
处理器 210
内存 220
室内定位系统 230
定义模块 310
计算模块 320
判断模块 330
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结 合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲 突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所 描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基 于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前 提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发 明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说 明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于 限制本发明。
需要说明的是，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用 于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所 指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以 明示或者隐含地包括至少一个所述特征。另外，各个实施例的间的技 术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为 基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技 术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围的内。
本发明实施例的室内定位方法侦测室内的可移动物体(例如，人、 移动载具或其相关自动化设备)，利用接收讯号强度指示(Received Signal Strength Indication，RSSI)的误差定义待定位物体的可能所在 区域，进而利用所述待定位物体的RSSI移动向量与位置相对角度的 相依关系，预测所述待定位物体的具体位置并导出其RSSI移动。利 用多节点的同频干扰与载波讯号与干扰讯号比(Carrier to Interference-plus-NoiseRatio，CINR)的高关联特性，经转换向量后 与RSSI移动向量进行比对以计算均方根误差(Root Mean Square Error，R.M.S.E.)。当均方根误差小于预设临界值时，即可精确定位出所述待定位物体的位置。
图1是本发明实施例的室内定位的步骤流程图，应用于电子装置 中。根据不同的需求，所述流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤 可以省略。
步骤S1，利用待定位物体(To Be Positioned，TBP)与数个无线 装置(例如，3个)间的RSSI值的误差定义待定位物体TBP的可能 位置范围。
RSSI值是由接收节点所收到的讯号强度PRX换算而来的，如公式 (1)所示：
Figure BDA0002474439360000061
PTX是传送节点的能量强度，GRX是接收节点的天线增益，GTX是 传送节点的天线增益，λ是讯号波长，d是两节点天线间的距离。计 算出PRX后，根据PRX再利用其它公式计算出RSSI值，在本文中不再 赘述。所述待定位物体TBP的可能位置如图2A与2B所示。
步骤S2，根据所述第一RSSI值、所述第二RSSI值与一第三RSSI 值分别计算出所述待定位物体TBP与所述些无线存取点Acchor1、 Acchor2与Acchor3间的RSSI移动向量，包括第一RSSI移动向量、 第二RSSI移动向量与第三RSSI移动向量，并利用所述第一RSSI移 动向量、所述第二RSSI移动向量与所述第三RSSI移动向量及所述 些无线存取点Acchor1、Acchor2与Acchor3间的位置相对角度的相 依关系定义所述待定位物体TBP在所述可能位置范围中的可能具体 位置。
参考图3，无线存取点Acchor1、Acchor2与Acchor3相对于所述 待定位物体TBP的位置相对角度分别为θ1、θ2与θ3。所述待定位物 体TBP与无线装置Acchor1、Acchor2与Acchor3的第一RSSI移动 向量、第二RSSI移动向量与第三RSSI移动向量分别为ΔRSSI1、ΔRSSI2与ΔRSSI3，通过公式(2)可计算出前述RSSI移动向量，如下所示：
Figure BDA0002474439360000062
步骤S3，通过所述待定位物体TBP的RSSI移动向量的权重及 所述可能位置范围内相对于所述些无线装置Acchor1、Acchor2与 Acchor3的总角度决定各位置相对角度的默认切割精度U及所述待定 位物体TBP的可能具体位置的数量。角度的精度可利用公式(3)计算获得，如下所示：
Figure BDA0002474439360000071
步骤S4，通过公式(4)与(5)，将所述待定位物体TBP的CINR变 化量以向量形式与所述待定位物体TBP的RSSI移动向量进行比对以 计算一均方根误差。参考图4，a表示RSSI移动向量，b表示CINR 变化量转换的向量，c表示误差向量。若所述均方根误差(R.M.S.E.)小于预设临界值，表示所述待定位物体TBP的目前位置即为可能的 具体位置，即侯选具体位置。公式(4)与(5)如下所示：
Figure BDA0002474439360000072
Figure RE-GDA0002640731350000073
步骤S5，根据所述均方根误差判断所述待定位物体TBP的可能 具体位置的数量是否小于默认值，例如，1。
步骤S6，若所述待定位物体TBP的可能具体位置的数量小于1， 表示还未找到最佳定位位置，则增加默认切割精度U的值，然后回 到步骤S2继续计算，直到有可能具体位置能满足条件。
步骤S7，若所述待定位物体TBP的可能具体位置的数量不小于 1，表示有超过一个以上的可能具体位置，则选择具有最小误差的可 能具体位置为所述待定位物体TBP的实际位置。
图5是显示本发明实施例的电子装置的硬件架构示意图。电子装 置200，但不仅限于，可通过系统总线相互通信连接处理器210、内 存220以及室内定位系统230，图2仅示出了具有组件210-230的电 子装置200，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以 替代的实施更多或者更少的组件。
所述内存220至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储 介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型内存(例如，SD或DX内存 等)、随机访问内存(RAM)、静态随机访问内存(SRAM)、只读存 储器(ROM)、电可擦除可程序设计只读存储器(EEPROM)、可程 序设计只读存储器(PROM)、磁性内存、磁盘、光盘等。在一些实 施例中，所述内存220可以是所述电子装置10的内部存储单元，例 如电子装置200的硬盘或内存。在另一些实施例中，所述内存也可以 是所述电子装置200的外部存储设备，例如所述电子装置200上配备 的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字 (Secure Digital，SD)卡，闪存卡(FlashCard)等。当然，所述内 存220还可以既包括所述电子装置200的内部存储单元也包括其外部 存储设备。本实施例中，所述内存220通常用于存储安装于所述电子 装置200的操作系统和各类应用软件，例如室内定位系统230的程序 代码等。此外，所述内存220还可以用于暂时地存储已经输出或者将 要输出的各类数据。
所述处理器210在一些实施例中可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据 处理芯片。所述处理器210通常用于控制所述电子装置200的总体操 作。本实施例中，所述处理器210用于运行所述内存220中存储的程 序代码或者处理数据，例如，运行所述室内定位系统230等。
需要说明的是，图2仅为举例说明电子装置200。在其他实施例 中，电子装置200也可以包括更多或者更少的组件，或者具有不同的 组件配置。
图6是显示本发明实施例的电子装置的功能方块图，其用于执行 室内定位的方法。本发明实施例的室内定位的方法可由储存媒体中的 计算机程序来实现，例如，电子装置200中的内存220。当实现本发 明方法的计算机程序由处理器210加载到内存220时，驱动行装置 200的处理器210执行本发明实施例的室内定位的方法。
本发明实施例的电子装置200包括定义模块310、计算模块320 与判断模块330。
定义模块310利用待定位物体TBP与数个无线装置(例如，3 个)间的RSSI值的误差定义待定位物体TBP的可能位置范围。
RSSI值是由接收节点所收到的讯号强度PRX换算而来的，如公式 (1)所示：
Figure BDA0002474439360000091
PTX是传送节点的能量强度，GRX是接收节点的天线增益，GTX是 传送节点的天线增益，λ是讯号波长，d是两节点天线间的距离。计 算出PRX后，根据PRX再利用其它公式计算出RSSI值，在本文中不再 赘述。所述待定位物体TBP的可能位置如图2A与2B所示。
本发明实施例利用至少三个无线装置，例如，无线存取点 Acchor1、Acchor2与Acchor3。通过所述待定位物体TBP与所述无线 存取点Acchor1、Acchor2与Acchor3可计算获得三个RSSI值，包括 第一RSSI值、第二RSSI值与第三RSSI值。
计算模块320根据该第一RSSI值、该第二RSSI值与一第三RSSI 值分别计算出该待定位物体TBP与该些无线存取点Acchor1、Acchor2 与Acchor3间的RSSI移动向量，包括第一RSSI移动向量、第二RSSI 移动向量与第三RSSI移动向量，并利用该第一RSSI移动向量、该第二RSSI移动向量与该第三RSSI移动向量及该些无线存取点 Acchor1、Acchor2与Acchor3间的位置相对角度的相依关系定义该待 定位物体TBP在该可能位置范围中的可能具体位置。
参考图3，无线存取点Acchor1、Acchor2与Acchor3相对于所述 待定位物体TBP的位置相对角度分别为θ1、θ2与θ3。所述待定位物 体TBP与无线装置Acchor1、Acchor2与Acchor3的第一RSSI移动 向量、第二RSSI移动向量与第三RSSI移动向量分别为ΔRSSI1、ΔRSSI2与ΔRSSI3，通过公式(2)可计算出前述RSSI移动向量，如下所示：
Figure BDA0002474439360000103
计算模块320通过所述待定位物体TBP的RSSI移动向量的权重 及所述可能位置范围内相对于所述些无线装置Acchor1、Acchor2与 Acchor3的总角度决定各位置相对角度的默认切割精度U及所述待定 位物体TBP的可能具体位置的数量。角度的精度可利用公式(3)计算 获得，如下所示：
Figure BDA0002474439360000101
计算模块320通过公式(4)与(5)，将所述待定位物体TBP的CINR 变化量以向量形式与所述待定位物体TBP的RSSI移动向量进行比对 以计算均方根误差。参考图4，a表示RSSI移动向量，b表示CINR 变化量转换的向量，c表示误差向量。若所述误差误差(R.M.S.E.) 小于预设临界值，表示所述待定位物体TBP的目前位置即为可能的 具体位置，即侯选具体位置。公式(4)与(5)如下所示：
Figure BDA0002474439360000102
Figure RE-GDA0002640731350000111
判断模块330根据所述均方根误差判断所述待定位物体TBP的 可能具体位置的数量是否小于默认值，例如，1。若所述待定位物体 TBP的可能具体位置的数量小于1，表示还未找到最佳定位位置，则 判断模块330增加默认切割精度U的值，然后继续计算直到有可能具体位置能满足条件。若所述待定位物体TBP的可能具体位置的数 量不小于1，表示有超过一个以上的可能具体位置，则判断模块330 选择具有最小误差的可能具体位置为所述待定位物体TBP的实际位 置。
所述电子装置200集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式 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，本发明实现上述实施例方法中的全部 或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述 的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，所述计算机程序在 被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计 算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形 式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读 介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记 录介质、U盘、移动硬盘、磁盘、光盘、计算机内存、只读存储器、 随机存取内存、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说 明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法 和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立 法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
可以理解的是，以上所描述的模块划分，仅仅为一种逻辑功能划 分，实际实现时可以有另外的划分方式。另外，在本申请各个实施例 中的各功能模块可以集成在相同处理单元中，也可以是各个模块单独 物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在相同单元中。上述集成 的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块 的形式实现。
本发明实施例的室内定位方法利用RSSI值的误差定义待定位物 体的可能所在区域，根据RSSI值计算待定位物体与基地台间的RSSI 移动向量，利用RSSI移动向量与基地台间的位置相对角度的相依关 系预测该待定位物体的具体位置。利用多节点的同频干扰与CINR的 高关联特性，经转换向量后与RSSI移动向量进行比对以计算一均方 根误差。当该均方根误差小于一预设临界值时，即可精确定位出该待 定位物体的位置。
对本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明实施例提供的技 术方案和技术构思结合生成的实际需要做出其他相应的改变或调整， 而这些改变和调整都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种室内定位方法，应用于室内定位装置中，其特征在于，所述方法包括：
利用待定位物体与至少第一无线装置、第二无线装置与第三无线装置间的第一接收讯号强度指示(Received Signal Strength Indication，RSSI)值、第二RSSI值与第三RSSI值的误差定义所述待定位物体的可能位置范围；
根据所述第一RSSI值、所述第二RSSI值与所述第三RSSI值分别计算出所述待定位物体与所述第一无线装置、所述第二无线装置与所述第三无线装置间的第一RSSI移动向量、第二RSSI移动向量与第三RSSI移动向量，并利用所述第一RSSI移动向量、所述第二RSSI移动向量与所述第三RSSI移动向量及所述第一无线装置、所述第二无线装置与所述第三无线装置间的位置相对角度的相依关系定义所述待定位物体在所述可能位置范围中的复数可能具体位置；
通过所述待定位物体的所述第一RSSI移动向量、所述第二RSSI移动向量与所述第三RSSI移动向量的权重及所述可能位置范围内相对于所述第一无线装置、所述第二无线装置与所述第三无线装置的总角度决定各个位置相对角度的默认切割精度及所述待定位物体的可能具体位置的数量；
将所述待定位物体的载波讯号与干扰讯号比(Carrier to Interference-plus-NoiseRatio，CINR)变化量以向量形式与所述第一RSSI移动向量、所述第二RSSI移动向量与所述第三RSSI移动向量进行比对以计算均方根误差；
根据所述均方根误差判断所述待定位物体的可能具体位置的数量是否小于默认值；以及
若所述待定位物体的可能具体位置的数量不小于所述默认值，则选择具有最小误差的可能具体位置为所述待定位物体的实际定位位置。
2.如权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于，还包括：
若所述待定位物体的可能具体位置的数量小于所述默认值，则增加所述预设切割精度的值，然后重复执行所述室内定位方法的步骤。
3.如权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于，还包括：
若所述均方根误差小于预设临界值，表示所述待定位物体的目前位置为侯选具体位置。
4.一种电子装置，其特征在于，包括：
定义模块，其用于利用待定位物体与至少第一无线装置、第二无线装置与第三无线装置间的第一RSSI值、第二RSSI值与第三RSSI值的误差定义所述待定位物体的一可能位置范围；
计算模块，其用于根据所述第一RSSI值、所述第二RSSI值与所述第三RSSI值分别计算出所述待定位物体与所述第一无线装置、所述第二无线装置与所述第三无线装置间的第一RSSI移动向量、第二RSSI移动向量与第三RSSI移动向量，并利用所述第一RSSI移动向量、所述第二RSSI移动向量与所述第三RSSI移动向量及所述第一无线装置、所述第二无线装置与所述第三无线装置间的位置相对角度的相依关系定义所述待定位物体在所述可能位置范围中的复数可能具体位置，通过所述待定位物体的所述第一RSSI移动向量、所述第二RSSI移动向量与所述第三RSSI移动向量的权重及所述可能位置范围内相对于所述第一无线装置、所述第二无线装置与所述第三无线装置的总角度决定各个位置相对角度的默认切割精度及所述待定位物体的可能具体位置的数量，将所述待定位物体的CINR变化量以向量形式与所述第一RSSI移动向量、所述第二RSSI移动向量与所述第三RSSI移动向量进行比对以计算均方根误差；以及
判断模块，其用于根据所述均方根误差判断所述待定位物体的可能具体位置的数量是否小于默认值，以及若所述待定位物体的可能具体位置的数量不小于所述默认值，则选择具有最小误差的可能具体位置为所述待定位物体的实际定位位置。
5.如权利要求4所述的电子装置，其特征在于，所述判断模块在所述待定位物体的可能具体位置的数量小于所述默认值时，增加所述预设切割精度的值，然后重复执行前述步骤。
6.如权利要求4所述的电子装置，其特征在于，若所述均方根误差小于预设临界值，表示所述待定位物体的目前位置为侯选具体位置。
7.一种计算机可读储存媒体，该计算机可读储存媒体上储存有计算机程序，该计算机程序被执行时实现如权利要求1至3任一项的室内定位方法的步骤。
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