CN117641235A - 基于无线信号强度的楼层三维空间定位方法及系统 - Google Patents

基于无线信号强度的楼层三维空间定位方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了基于无线信号强度的楼层三维空间定位方法及系统，以高层建筑的最高楼层为定位基准层设置基准层信号收发基站及多个跟踪定位信标；通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度及楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站；通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，计算定位目标平均信号强度；计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差，选择平均对照信号强度差最小值，精准跟踪定位目标所在楼层；根据定位目标所在楼层，通过楼层内三维空间立体球面交点定位，定位跟踪目标三维空间精确位置；进行高层建筑无线信号监测楼层区域三维空间立体定位。

Description

基于无线信号强度的楼层三维空间定位方法及系统
技术领域
本发明涉及无线监测楼层空间定位技术领域，更具体地说，本发明涉及基于无线信号强度的楼层三维空间定位方法及系统。
背景技术
目前，随着社会发展建筑高度越来越高，楼层数越来越多，楼层定位在火灾定位救援、室内人员定位及重要物资定位跟踪等方面更加重要；在多楼层复杂室内环境中，由于楼层阻隔、信号衰减、信号干扰及多径效应等因素，定位精度往往受到非常严重的影响；随着楼层定位的需求越来越复杂，技术难度越来越大；现有的楼层定位技术方案如Wi-Fi、蓝牙、RFID等虽然有一定的定位效果，但在信号强度非均匀衰减环境中，定位精度尚难以满足技术要求；在信号强度非均匀分布三维空间中，如何精确定位跟踪目标所在楼层及精确监测跟踪目标位置，是比较关键的待解决技术问题，具有重要技术意义；因此，有必要提出基于无线信号强度的楼层三维空间定位方法及系统，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明；本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为至少部分地解决上述问题，本发明提供了基于无线信号强度的楼层三维空间定位方法，包括：
S100，以高层建筑的最高楼层为定位基准层设置基准层信号收发基站及多个跟踪定位信标；通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度及楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站；
S200，通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，计算定位目标平均信号强度；
S300，计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差，选择平均对照信号强度差最小值，精准跟踪定位目标所在楼层；
S400，根据定位目标所在楼层，通过楼层内三维空间立体球面交点定位，定位跟踪目标三维空间精确位置；进行高层建筑无线信号监测楼层区域三维空间立体定位。
优选的，S100包括：
S101，以高层建筑的最高楼层为定位基准层，在定位基准层设置基准层信号收发基站；
S102，在每个楼层设置多个跟踪定位信标；多个跟踪定位信标的信标信号收发区域覆盖整个楼层；
S103，通过基准层信号收发基站监测跟踪定位信标的定位信标信号强度；根据定位信标信号强度，通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度；根据定位信标平均信号强度，计算每个楼层的楼层间信号强度衰减率；根据楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站。
优选的，S200包括：
S201，通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，获取多频次定位目标信号强度；
S202，根据多频次定位目标信号强度，通过分析信号服务器根据多频次定位目标信号强度计算定位目标平均信号强度。
优选的，S300包括：
S301，通过分析信号服务器计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差；
S302，选择平均对照信号强度差最小的定位信标平均信号强度所在的楼层为定位目标所在楼层，精准跟踪定位目标所在楼层。
优选的，S400包括：
S401，根据定位目标所在楼层，通过跟踪定位信标监测定位目标与信标间信号强度，逐点对照信号强度差；
S402，根据逐点对照信号强度差，选择跟踪目标定位区域；在跟踪目标定位区域内，通过三维空间立体球面交点定位，定位目标三维空间定位精确位置；进行高层建筑无线信号监测楼层区域三维空间立体定位。
本发明提供了基于无线信号强度的楼层三维空间定位系统，包括：
基站信标设置处理运算分系统，以高层建筑的最高楼层为定位基准层设置基准层信号收发基站及多个跟踪定位信标；通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度及楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站；
定位目标信号强度监测分系统，通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，计算定位目标平均信号强度；
跟踪目标楼层定位分系统，计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差，选择平均对照信号强度差最小值，精准跟踪定位目标所在楼层；
三维空间球面定位分系统，根据定位目标所在楼层，通过楼层内三维空间立体球面交点定位，定位跟踪目标三维空间精确位置；进行高层建筑无线信号监测楼层区域三维空间立体定位。
优选的，基站信标设置处理运算分系统包括：
基准层信号收发基站子系统，以高层建筑的最高楼层为定位基准层，在定位基准层设置基准层信号收发基站；
跟踪定位信标子系统，在每个楼层设置多个跟踪定位信标；多个跟踪定位信标的信标信号收发区域覆盖整个楼层；
中继层信号收发基站子系统，通过基准层信号收发基站监测跟踪定位信标的定位信标信号强度；根据定位信标信号强度，通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度；根据定位信标平均信号强度，计算每个楼层的楼层间信号强度衰减率；根据楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站。
优选的，定位目标信号强度监测分系统包括：
多频次目标信号强度监测子系统，通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，获取多频次定位目标信号强度；
平均信号强度运算子系统，根据多频次定位目标信号强度，通过分析信号服务器根据多频次定位目标信号强度计算定位目标平均信号强度。
优选的，跟踪目标楼层定位分系统包括：
平均对照信号强度差运算子系统，通过分析信号服务器计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差；
信号强度跟踪楼层定位子系统，选择平均对照信号强度差最小的定位信标平均信号强度所在的楼层为定位目标所在楼层，精准跟踪定位目标所在楼层。
优选的，三维空间球面定位分系统包括：
跟踪目标区域定位子系统，根据定位目标所在楼层，通过跟踪定位信标监测定位目标与信标间信号强度，逐点对照信号强度差；
区域三维空间球面定位子系统，根据逐点对照信号强度差，选择跟踪目标定位区域；在跟踪目标定位区域内，通过三维空间立体球面交点定位，定位目标三维空间定位精确位置；进行高层建筑无线信号监测楼层区域三维空间立体定位。
相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：
本发明提供了基于无线信号强度的楼层三维空间定位方法及系统，以高层建筑的最高楼层为定位基准层设置基准层信号收发基站及多个跟踪定位信标；通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度及楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站；通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，计算定位目标平均信号强度；计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差，选择平均对照信号强度差最小值，精准跟踪定位目标所在楼层；根据定位目标所在楼层，通过楼层内三维空间立体球面交点定位，定位跟踪目标三维空间精确位置；进行高层建筑无线信号监测楼层区域三维空间立体定位；本发明通过以高层建筑的最高楼层为基准层，设置基准层信号收发基站、多个中继层信号收发基站及多个跟踪定位信标，显著提高信号覆盖全面性，大幅增强空间信号强度；通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度及楼层间信号强度衰减率，可以更准确的获取信号强度分布及楼层间信号强度衰减规律；通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，计算定位目标平均信号强度，可以多频次监测定位目标信号强度，显著提高定位目标信号强度监测的精准度；通过计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差，精准跟踪定位目标所在楼层，显著增强目标所在楼层准确性；通过楼层内三维空间立体球面交点定位，定位跟踪目标三维空间精确位置；大幅提高目标所在楼层区域定位跟踪三维空间立体精准度；本发明能够显著提高高层建筑多楼层的楼层间精准定位，可以大幅提高在火灾定位救援、室内人员定位及重要物资定位跟踪等方面的定位精准度；在多楼层复杂室内环境中，降低因楼层阻隔、信号衰减、信号干扰及多径效应等因素造成的定位精度受到的严重影响；在信号强度非均匀衰减环境中，显著增加定位精度；在信号强度非均匀分布三维空间中，可以精确定位跟踪目标所在楼层及精确监测跟踪目标位置，具有重要技术意义。
本发明所述的基于无线信号强度的楼层三维空间定位方法及系统，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明所述的基于无线信号强度的楼层三维空间定位方法及系统一个实施例图。
图2为本发明所述的基于无线信号强度的楼层三维空间定位中继层信号收发实施例图。
图3为本发明所述的基于无线信号强度的楼层三维空间定位跟踪目标区域定位实施例图。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书能够据以实施；如图1-图3所示，本发明提供了基于无线信号强度的楼层三维空间定位方法，包括：
S100，以高层建筑的最高楼层为定位基准层设置基准层信号收发基站及多个跟踪定位信标；通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度及楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站；
S200，通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，计算定位目标平均信号强度；
S300，计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差，选择平均对照信号强度差最小值，精准跟踪定位目标所在楼层；
S400，根据定位目标所在楼层，通过楼层内三维空间立体球面交点定位，定位跟踪目标三维空间精确位置；进行高层建筑无线信号监测楼层区域三维空间立体定位。
上述技术方案的原理及效果为：本发明提供了基于无线信号强度的楼层三维空间定位方法，包括：以高层建筑的最高楼层为定位基准层设置基准层信号收发基站及多个跟踪定位信标；通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度及楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站；通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，计算定位目标平均信号强度；计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差，选择平均对照信号强度差最小值，精准跟踪定位目标所在楼层；根据定位目标所在楼层，通过楼层内三维空间立体球面交点定位，定位跟踪目标三维空间精确位置；进行高层建筑无线信号监测楼层区域三维空间立体定位；本发明通过以高层建筑的最高楼层为基准层，设置基准层信号收发基站、多个中继层信号收发基站及多个跟踪定位信标，显著提高信号覆盖全面性，大幅增强空间信号强度；通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度及楼层间信号强度衰减率，可以更准确的获取信号强度分布及楼层间信号强度衰减规律；通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，计算定位目标平均信号强度，可以多频次监测定位目标信号强度，显著提高定位目标信号强度监测的精准度；通过计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差，精准跟踪定位目标所在楼层，显著增强目标所在楼层准确性；通过楼层内三维空间立体球面交点定位，定位跟踪目标三维空间精确位置；大幅提高目标所在楼层区域定位跟踪三维空间立体精准度；本发明能够显著提高高层建筑多楼层的楼层间精准定位，可以大幅提高在火灾定位救援、室内人员定位及重要物资定位跟踪等方面的定位精准度；在多楼层复杂室内环境中，降低因楼层阻隔、信号衰减、信号干扰及多径效应等因素造成的定位精度受到的严重影响；结合Wi-Fi、蓝牙及RFID楼层定位，在信号强度非均匀衰减环境中，显著增加定位精度；在信号强度非均匀分布三维空间中，可以精确定位跟踪目标所在楼层及精确监测跟踪目标位置，具有重要技术意义。
在一个实施例中，S100包括：
S101，以高层建筑的最高楼层为定位基准层，在定位基准层设置基准层信号收发基站；
S102，在每个楼层设置多个跟踪定位信标；多个跟踪定位信标的信标信号收发区域覆盖整个楼层；
S103，通过基准层信号收发基站监测跟踪定位信标的定位信标信号强度；根据定位信标信号强度，通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度；根据定位信标平均信号强度，计算每个楼层的楼层间信号强度衰减率；根据楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站；
根据楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站包括：根据楼层间信号强度衰减率，当楼层间信号强度衰减达到设定信号强度低限的楼层为设定信号强度低限临界楼层；计算高楼层定位基准层和设定信号强度低限临界楼层之间的楼层差，设置为基准低限中继楼层差；以设定信号强度低限临界楼层为起始，按照基准低限中继楼层差，设置为第一中继基站楼层；在第一中继基站楼层，设置第一中继层信号收发基站；以第一中继层信号收发基站为参照基准，依次设置第二中继层信号收发基站、第N中继层信号收发基站，直至中继层信号收发基站信号强度覆盖全部楼层，设置多个中继层信号收发基站。
上述技术方案的原理及效果为：以高层建筑的最高楼层为定位基准层，在定位基准层设置基准层信号收发基站；在每个楼层设置多个跟踪定位信标；多个跟踪定位信标的信标信号收发区域覆盖整个楼层；通过基准层信号收发基站监测跟踪定位信标的定位信标信号强度；根据定位信标信号强度，通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度；根据定位信标平均信号强度，计算每个楼层的楼层间信号强度衰减率；根据楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站；根据楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站包括：根据楼层间信号强度衰减率，当楼层间信号强度衰减达到设定信号强度低限的楼层为设定信号强度低限临界楼层；计算高楼层定位基准层和设定信号强度低限临界楼层之间的楼层差，设置为基准低限中继楼层差；以设定信号强度低限临界楼层为起始，按照基准低限中继楼层差，设置为第一中继基站楼层；在第一中继基站楼层，设置第一中继层信号收发基站；以第一中继层信号收发基站为参照基准，依次设置第二中继层信号收发基站、第N中继层信号收发基站，直至中继层信号收发基站信号强度覆盖全部楼层，设置多个中继层信号收发基站；显著提高信号覆盖全面性，大幅增强空间信号强度。
在一个实施例中，S200包括：
S201，通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，获取多频次定位目标信号强度；
S202，根据多频次定位目标信号强度，通过分析信号服务器根据多频次定位目标信号强度计算定位目标平均信号强度。
上述技术方案的原理及效果为：通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，获取多频次定位目标信号强度；根据多频次定位目标信号强度，通过分析信号服务器根据多频次定位目标信号强度计算定位目标平均信号强度；可以更准确的获取信号强度分布及楼层间信号强度衰减规律。
在一个实施例中，S300包括：
S301，通过分析信号服务器计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差；
S302，选择平均对照信号强度差最小的定位信标平均信号强度所在的楼层为定位目标所在楼层，精准跟踪定位目标所在楼层。
上述技术方案的原理及效果为：通过分析信号服务器计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差；选择平均对照信号强度差最小的定位信标平均信号强度所在的楼层为定位目标所在楼层，精准跟踪定位目标所在楼层；选择平均对照信号强度差最小的定位信标平均信号强度所在的楼层为定位目标所在楼层，精准跟踪定位目标所在楼层包括：以高层建筑的最高楼层的定位基准层中心为原点建立楼层空间三维坐标系，获取各信号收发基站的楼层空间三维坐标；通过信号传输时间计算定位目标与非共面三个或三个以上定位信标之间的三个或三个以上初始参考距离；分别创建定位搜索范围约束条件和定位搜索目标模型；定位搜索范围约束条件为三个或三个以上初始参考距离中最大距离范围内进行搜索；定位搜索目标模型以定位目标移动相对定位信标速度建立人工蜂群算法的相对移动模型；选择平均对照信号强度差最小的定位信标平均信号强度所在的楼层为定位目标所在楼层，在定位搜索范围约束条件下，通过人工蜂群算法进行楼层三维空间的随机搜索和搜索定位目标位置最优楼层空间三维坐标源；依次将多个最优楼层空间三维坐标源进行楼层空间三维坐标定位精准标定，精准跟踪定位目标所在楼层；可以多频次监测定位目标信号强度，显著提高定位目标信号强度监测的精准度。
在一个实施例中，S400包括：
S401，根据定位目标所在楼层，通过跟踪定位信标监测定位目标与信标间信号强度，逐点对照信号强度差；
S402，根据逐点对照信号强度差，选择跟踪目标定位区域；在跟踪目标定位区域内，通过三维空间立体球面交点定位，定位目标三维空间定位精确位置；进行高层建筑无线信号监测楼层区域三维空间立体定位；
根据逐点对照信号强度差，选择跟踪目标定位区域；在跟踪目标定位区域内，通过三维空间立体球面交点定位，定位目标三维空间定位精确位置包括：利用分析信号服务器计算定位目标与信标间信号强度和定位信标信号强度的信号强度差，获取逐点对照信号强度差；根据逐点对照信号强度差，选择逐点对照信号强度差最小的定位信标所在的楼层内区域为跟踪目标定位区域；在跟踪目标定位区域内，通过三维空间立体球面交点定位，分析信号服务器根据定位目标与信标间信号强度，分别以跟踪目标定位区域内的多个定位信标为中心，以定位目标与信标间信号强度为半径，生成目标与信标间多个三维空间立体球面；计算目标与信标间多个三维空间立体球面的球面交点位置，为定位目标三维空间定位精确位置。
上述技术方案的原理及效果为：根据定位目标所在楼层，通过跟踪定位信标监测定位目标与信标间信号强度，逐点对照信号强度差；根据逐点对照信号强度差，选择跟踪目标定位区域；在跟踪目标定位区域内，通过三维空间立体球面交点定位，定位目标三维空间定位精确位置；进行高层建筑无线信号监测楼层区域三维空间立体定位；根据逐点对照信号强度差，选择跟踪目标定位区域；在跟踪目标定位区域内，通过三维空间立体球面交点定位，定位目标三维空间定位精确位置包括：利用分析信号服务器计算定位目标与信标间信号强度和定位信标信号强度的信号强度差，获取逐点对照信号强度差；根据逐点对照信号强度差，选择逐点对照信号强度差最小的定位信标所在的楼层内区域为跟踪目标定位区域；在跟踪目标定位区域内，通过三维空间立体球面交点定位，分析信号服务器根据定位目标与信标间信号强度，分别以跟踪目标定位区域内的多个定位信标为中心，以定位目标与信标间信号强度为半径，生成目标与信标间多个三维空间立体球面；计算目标与信标间多个三维空间立体球面的球面交点位置，为定位目标三维空间定位精确位置；在信号强度非均匀分布三维空间中，可以精确定位跟踪目标所在楼层及精确监测跟踪目标位置，具有重要技术意义。
本发明提供了基于无线信号强度的楼层三维空间定位系统，包括：
基站信标设置处理运算分系统，以高层建筑的最高楼层为定位基准层设置基准层信号收发基站及多个跟踪定位信标；通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度及楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站；
定位目标信号强度监测分系统，通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，计算定位目标平均信号强度；
跟踪目标楼层定位分系统，计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差，选择平均对照信号强度差最小值，精准跟踪定位目标所在楼层；
三维空间球面定位分系统，根据定位目标所在楼层，通过楼层内三维空间立体球面交点定位，定位跟踪目标三维空间精确位置；进行高层建筑无线信号监测楼层区域三维空间立体定位。
上述技术方案的原理及效果为：本发明提供了基于无线信号强度的楼层三维空间定位系统，包括：基站信标设置处理运算分系统100，以高层建筑的最高楼层为定位基准层设置基准层信号收发基站及多个跟踪定位信标；通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度及楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站；定位目标信号强度监测分系统200，通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，计算定位目标平均信号强度；跟踪目标楼层定位分系统300，计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差，选择平均对照信号强度差最小值，精准跟踪定位目标所在楼层；三维空间球面定位分系统400，根据定位目标所在楼层，通过楼层内三维空间立体球面交点定位，定位跟踪目标三维空间精确位置；进行高层建筑无线信号监测楼层区域三维空间立体定位；本发明通过以高层建筑的最高楼层为基准层，设置基准层信号收发基站、多个中继层信号收发基站及多个跟踪定位信标，显著提高信号覆盖全面性，大幅增强空间信号强度；通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度及楼层间信号强度衰减率，可以更准确的获取信号强度分布及楼层间信号强度衰减规律；通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，计算定位目标平均信号强度，可以多频次监测定位目标信号强度，显著提高定位目标信号强度监测的精准度；通过计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差，精准跟踪定位目标所在楼层，显著增强目标所在楼层准确性；通过楼层内三维空间立体球面交点定位，定位跟踪目标三维空间精确位置；大幅提高目标所在楼层区域定位跟踪三维空间立体精准度；本发明能够显著提高高层建筑多楼层的楼层间精准定位，可以大幅提高在火灾定位救援、室内人员定位及重要物资定位跟踪等方面的定位精准度；在多楼层复杂室内环境中，降低因楼层阻隔、信号衰减、信号干扰及多径效应等因素造成的定位精度受到的严重影响；结合Wi-Fi、蓝牙、RFID楼层定位，在信号强度非均匀衰减环境中，显著增加定位精度；在信号强度非均匀分布三维空间中，可以精确定位跟踪目标所在楼层及精确监测跟踪目标位置，具有重要技术意义。
在一个实施例中，基站信标设置处理运算分系统包括：
基准层信号收发基站子系统，以高层建筑的最高楼层为定位基准层，在定位基准层设置基准层信号收发基站；
跟踪定位信标子系统，在每个楼层设置多个跟踪定位信标；多个跟踪定位信标的信标信号收发区域覆盖整个楼层；
中继层信号收发基站子系统，通过基准层信号收发基站监测跟踪定位信标的定位信标信号强度；根据定位信标信号强度，通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度；根据定位信标平均信号强度，计算每个楼层的楼层间信号强度衰减率；根据楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站；
根据楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站包括：根据楼层间信号强度衰减率，当楼层间信号强度衰减达到设定信号强度低限的楼层为设定信号强度低限临界楼层；计算高楼层定位基准层和设定信号强度低限临界楼层之间的楼层差，设置为基准低限中继楼层差；以设定信号强度低限临界楼层为起始，按照基准低限中继楼层差，设置为第一中继基站楼层；在第一中继基站楼层，设置第一中继层信号收发基站；以第一中继层信号收发基站为参照基准，依次设置第二中继层信号收发基站、第N中继层信号收发基站，直至中继层信号收发基站信号强度覆盖全部楼层，设置多个中继层信号收发基站。
上述技术方案的原理及效果为：利用基站信标设置处理运算，基准层信号收发基站子系统，以高层建筑的最高楼层为定位基准层，在定位基准层设置基准层信号收发基站；跟踪定位信标子系统，在每个楼层设置多个跟踪定位信标；多个跟踪定位信标的信标信号收发区域覆盖整个楼层；中继层信号收发基站子系统，通过基准层信号收发基站监测跟踪定位信标的定位信标信号强度；根据定位信标信号强度，通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度；根据定位信标平均信号强度，计算每个楼层的楼层间信号强度衰减率；根据楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站；根据楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站包括：根据楼层间信号强度衰减率，当楼层间信号强度衰减达到设定信号强度低限的楼层为设定信号强度低限临界楼层101；计算高楼层定位基准层和设定信号强度低限临界楼层之间的楼层差，设置为基准低限中继楼层差；以设定信号强度低限临界楼层为起始，按照基准低限中继楼层差，设置为第一中继基站楼层102；在第一中继基站楼层，设置第一中继层信号收发基站103；以第一中继层信号收发基站为参照基准，依次设置第二中继层信号收发基站104、第N中继层信号收发基站105，直至中继层信号收发基站信号强度覆盖全部楼层，设置多个中继层信号收发基站；显著提高信号覆盖全面性，大幅增强空间信号强度。
在一个实施例中，定位目标信号强度监测分系统包括：
多频次目标信号强度监测子系统，通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，获取多频次定位目标信号强度；
平均信号强度运算子系统，根据多频次定位目标信号强度，通过分析信号服务器根据多频次定位目标信号强度计算定位目标平均信号强度。
上述技术方案的原理及效果为：利用定位目标信号强度监测，多频次目标信号强度监测子系统，通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，获取多频次定位目标信号强度；平均信号强度运算子系统，根据多频次定位目标信号强度，通过分析信号服务器根据多频次定位目标信号强度计算定位目标平均信号强度；可以更准确的获取信号强度分布及楼层间信号强度衰减规律。
在一个实施例中，跟踪目标楼层定位分系统包括：
平均对照信号强度差运算子系统，通过分析信号服务器计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差；
信号强度跟踪楼层定位子系统，选择平均对照信号强度差最小的定位信标平均信号强度所在的楼层为定位目标所在楼层，精准跟踪定位目标所在楼层；
选择平均对照信号强度差最小的定位信标平均信号强度所在的楼层为定位目标所在楼层，精准跟踪定位目标所在楼层包括：以高层建筑的最高楼层的定位基准层中心为原点建立楼层空间三维坐标系，获取各信号收发基站的楼层空间三维坐标；通过信号传输时间计算定位目标与非共面三个或三个以上定位信标之间的三个或三个以上初始参考距离；分别创建定位搜索范围约束条件和定位搜索目标模型；定位搜索范围约束条件为三个或三个以上初始参考距离中最大距离范围内进行搜索；定位搜索目标模型以定位目标移动相对定位信标速度建立人工蜂群算法的相对移动模型；选择平均对照信号强度差最小的定位信标平均信号强度所在的楼层为定位目标所在楼层，在定位搜索范围约束条件下，通过人工蜂群算法进行楼层三维空间的随机搜索和搜索定位目标位置最优楼层空间三维坐标源；依次将多个最优楼层空间三维坐标源进行楼层空间三维坐标定位精准标定，精准跟踪定位目标所在楼层。
上述技术方案的原理及效果为：利用跟踪目标楼层定位，平均对照信号强度差运算子系统，通过分析信号服务器计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差；信号强度跟踪楼层定位子系统，选择平均对照信号强度差最小的定位信标平均信号强度所在的楼层为定位目标所在楼层，精准跟踪定位目标所在楼层；选择平均对照信号强度差最小的定位信标平均信号强度所在的楼层为定位目标所在楼层，精准跟踪定位目标所在楼层包括：以高层建筑的最高楼层的定位基准层中心为原点建立楼层空间三维坐标系，获取各信号收发基站的楼层空间三维坐标；通过信号传输时间计算定位目标与非共面三个或三个以上定位信标之间的三个或三个以上初始参考距离；分别创建定位搜索范围约束条件和定位搜索目标模型；定位搜索范围约束条件为三个或三个以上初始参考距离中最大距离范围内进行搜索；定位搜索目标模型以定位目标移动相对定位信标速度建立人工蜂群算法的相对移动模型；选择平均对照信号强度差最小的定位信标平均信号强度所在的楼层为定位目标所在楼层，在定位搜索范围约束条件下，通过人工蜂群算法进行楼层三维空间的随机搜索和搜索定位目标位置最优楼层空间三维坐标源；依次将多个最优楼层空间三维坐标源进行楼层空间三维坐标定位精准标定，精准跟踪定位目标所在楼层；可以多频次监测定位目标信号强度，显著提高定位目标信号强度监测的精准度。
在一个实施例中，三维空间球面定位分系统包括：
跟踪目标区域定位子系统，根据定位目标所在楼层，通过跟踪定位信标监测定位目标与信标间信号强度，逐点对照信号强度差；
区域三维空间球面定位子系统，根据逐点对照信号强度差，选择跟踪目标定位区域；在跟踪目标定位区域内，通过三维空间立体球面交点定位，定位目标三维空间定位精确位置；进行高层建筑无线信号监测楼层区域三维空间立体定位；
根据逐点对照信号强度差，选择跟踪目标定位区域；在跟踪目标定位区域内，通过三维空间立体球面交点定位，定位目标三维空间定位精确位置包括：利用分析信号服务器计算定位目标与信标间信号强度和定位信标信号强度的信号强度差，获取逐点对照信号强度差；根据逐点对照信号强度差，选择逐点对照信号强度差最小的定位信标所在的楼层内区域为跟踪目标定位区域；在跟踪目标定位区域内，通过三维空间立体球面交点定位，分析信号服务器根据定位目标与信标间信号强度，分别以跟踪目标定位区域内的多个定位信标为中心，以定位目标与信标间信号强度为半径，生成目标与信标间多个三维空间立体球面；计算目标与信标间多个三维空间立体球面的球面交点位置，为定位目标三维空间定位精确位置。
上述技术方案的原理及效果为：利用三维空间球面定位，跟踪目标区域定位子系统，根据定位目标所在楼层，通过跟踪定位信标监测定位目标401与信标间信号强度，逐点对照信号强度差；区域三维空间球面定位子系统，根据逐点对照信号强度差，选择跟踪目标定位区域402；在跟踪目标定位区域内，通过三维空间立体球面交点定位，定位目标三维空间定位精确位置；进行高层建筑无线信号监测楼层区域三维空间立体定位；根据逐点对照信号强度差，选择跟踪目标定位区域；在跟踪目标定位区域内，通过三维空间立体球面交点定位，定位目标三维空间定位精确位置包括：利用分析信号服务器计算定位目标与信标间信号强度和定位信标信号强度的信号强度差，获取逐点对照信号强度差；根据逐点对照信号强度差，选择逐点对照信号强度差最小的定位信标所在的楼层内区域为跟踪目标定位区域；在跟踪目标定位区域内，通过三维空间立体球面交点定位，分析信号服务器根据定位目标与信标间信号强度，分别以跟踪目标定位区域内的多个定位信标为中心，以定位目标与信标间信号强度为半径，生成目标与信标间多个三维空间立体球面；计算目标与信标间多个三维空间立体球面的球面交点位置，为定位目标三维空间定位精确位置；在信号强度非均匀分布三维空间中，可以精确定位跟踪目标所在楼层及精确监测跟踪目标位置，具有重要技术意义。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.基于无线信号强度的楼层三维空间定位方法，其特征在于，包括：
S100，以高层建筑的最高楼层为定位基准层设置基准层信号收发基站及多个跟踪定位信标；通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度及楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站；
S200，通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，计算定位目标平均信号强度；
S300，计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差，选择平均对照信号强度差最小值，精准跟踪定位目标所在楼层；
S400，根据定位目标所在楼层，通过楼层内三维空间立体球面交点定位，定位跟踪目标三维空间精确位置；进行高层建筑无线信号监测楼层区域三维空间立体定位。
2.根据权利要求1所述的基于无线信号强度的楼层三维空间定位方法，其特征在于，S100包括：
S101，以高层建筑的最高楼层为定位基准层，在定位基准层设置基准层信号收发基站；
S102，在每个楼层设置多个跟踪定位信标；多个跟踪定位信标的信标信号收发区域覆盖整个楼层；
S103，通过基准层信号收发基站监测跟踪定位信标的定位信标信号强度；根据定位信标信号强度，通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度；根据定位信标平均信号强度，计算每个楼层的楼层间信号强度衰减率；根据楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站。
3.根据权利要求1所述的基于无线信号强度的楼层三维空间定位方法，其特征在于，S200包括：
S201，通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，获取多频次定位目标信号强度；
S202，根据多频次定位目标信号强度，通过分析信号服务器根据多频次定位目标信号强度计算定位目标平均信号强度。
4.根据权利要求1所述的基于无线信号强度的楼层三维空间定位方法，其特征在于，S300包括：
S301，通过分析信号服务器计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差；
S302，选择平均对照信号强度差最小的定位信标平均信号强度所在的楼层为定位目标所在楼层，精准跟踪定位目标所在楼层。
5.根据权利要求1所述的基于无线信号强度的楼层三维空间定位方法，其特征在于，S400包括：
S401，根据定位目标所在楼层，通过跟踪定位信标监测定位目标与信标间信号强度，逐点对照信号强度差；
S402，根据逐点对照信号强度差，选择跟踪目标定位区域；在跟踪目标定位区域内，通过三维空间立体球面交点定位，定位目标三维空间定位精确位置；进行高层建筑无线信号监测楼层区域三维空间立体定位。
6.基于无线信号强度的楼层三维空间定位系统，其特征在于，包括：
基站信标设置处理运算分系统，以高层建筑的最高楼层为定位基准层设置基准层信号收发基站及多个跟踪定位信标；通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度及楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站；
定位目标信号强度监测分系统，通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，计算定位目标平均信号强度；
跟踪目标楼层定位分系统，计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差，选择平均对照信号强度差最小值，精准跟踪定位目标所在楼层；
三维空间球面定位分系统，根据定位目标所在楼层，通过楼层内三维空间立体球面交点定位，定位跟踪目标三维空间精确位置；进行高层建筑无线信号监测楼层区域三维空间立体定位。
7.根据权利要求6所述的基于无线信号强度的楼层三维空间定位系统，其特征在于，基站信标设置处理运算分系统包括：
基准层信号收发基站子系统，以高层建筑的最高楼层为定位基准层，在定位基准层设置基准层信号收发基站；
跟踪定位信标子系统，在每个楼层设置多个跟踪定位信标；多个跟踪定位信标的信标信号收发区域覆盖整个楼层；
中继层信号收发基站子系统，通过基准层信号收发基站监测跟踪定位信标的定位信标信号强度；根据定位信标信号强度，通过分析信号服务器计算每个楼层的定位信标平均信号强度；根据定位信标平均信号强度，计算每个楼层的楼层间信号强度衰减率；根据楼层间信号强度衰减率，设置多个中继层信号收发基站。
8.根据权利要求6所述的基于无线信号强度的楼层三维空间定位系统，其特征在于，定位目标信号强度监测分系统包括：
多频次目标信号强度监测子系统，通过基准层信号收发基站或中继层信号收发基站，多频次监测定位目标信号强度，获取多频次定位目标信号强度；
平均信号强度运算子系统，根据多频次定位目标信号强度，通过分析信号服务器根据多频次定位目标信号强度计算定位目标平均信号强度。
9.根据权利要求6所述的基于无线信号强度的楼层三维空间定位系统，其特征在于，跟踪目标楼层定位分系统包括：
平均对照信号强度差运算子系统，通过分析信号服务器计算定位目标平均信号强度和定位信标平均信号强度的平均对照信号强度差；
信号强度跟踪楼层定位子系统，选择平均对照信号强度差最小的定位信标平均信号强度所在的楼层为定位目标所在楼层，精准跟踪定位目标所在楼层。
10.根据权利要求6所述的基于无线信号强度的楼层三维空间定位系统，其特征在于，三维空间球面定位分系统包括：
跟踪目标区域定位子系统，根据定位目标所在楼层，通过跟踪定位信标监测定位目标与信标间信号强度，逐点对照信号强度差；
区域三维空间球面定位子系统，根据逐点对照信号强度差，选择跟踪目标定位区域；在跟踪目标定位区域内，通过三维空间立体球面交点定位，定位目标三维空间定位精确位置；进行高层建筑无线信号监测楼层区域三维空间立体定位。
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