多模混合室内定位方法_2

文档序号:9765223阅读:来源:国知局
>[0040] 图1是本发明多模混合室内定位方法的流程示意图。
[0041] 图2是本发明多模混合室内定位方法的步骤示意图。
[0042] 图3是本发明步骤S4中S边测量示意图。
[0043] 图4是本发明步骤S4S边测量示意图。
[0044] 图5是本发明步骤Sl得到的粗粒度RSSI信号波形示意图。
【具体实施方式】
[0045] 需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明创造中的实施例及实施例中的特征可 W相互组合。
[0046] W上对本发明的一个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施 例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进 等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
[0047] 本发明设及的RSSI均值定位技术,是指RSSI是一种指示当前介质中电磁波能量大 小的数值。它随距离增加而减小。RSSI的理论值由式(1)表示:RSSI=-U化logl0d+A)(l)式 中:参数A被定义为用地m表示的距发射端Im处接收到的信号强度绝对值。参数n被定义为路 径损失指数,它指出了信号能量随着到收发器距离的增加而衰减的速率。运里d是发射器和 接收器之间的距离。由于实际应用中定位信息随机性较大,极容易受到外界干扰,故在定位 方法的基础上,对RSSI(信号强度指示)值的处理显得尤为重要。
[004引如图1-5,
[0049] -种多模混合室内定位方法,包括信号发射基站和信号接收端,所述信号发射基 站发射多模混合信号,由信号接收端接收,并确定信号接收端的位置,其步骤如下:
[0050] SI:对多模混合信号的统一识别和转码,得到粗粒度信号,并由信号接收端接收; 其中,所述粗粒度信号是指错节点的RSSI值的信号,所述错节点为多模信号发射基站的坐 标节点,所述的信号是RFID、WiFi、BLE(蓝牙)S种混合分时信号;
[0051] S2:对RSSI粗略值进行初期校正,其中,W所述错节点之间的距离和信号强度同时 作为初期矫正的的参考值指标;
[0052] S3:采用基于堆找式集合的均值信号二次校正,根据所述接收端信号采集周期,将 单周期内的RSSI信号推入须维护和校正的信号集合中,集合中的信号总是保持最近几个周 期内的数据值,从而保持集合的更新,再对该集合进行均值处理,完成二次校正;
[0053] S4:采用=角质屯、算法建模进行计算,得出接收端位置。
[0054] 还包括S5:基于硬件性能的差异化处理步骤。
[0化5] 其中
[0056] ①多信号防碰撞识别和处理
[0057] 基于=模的信号识别需要考虑信号类型、频率和干扰,对信号进行防碰撞处理,根 据不同信号类型分别进行识别、转码和分析处理。其中:
[0化引 1.对于同类型信号的防碰撞处理:主要是RFID和WiFi两种;
[0059] 2.多模混合信号的识别和转码:由于接收的信号是RFID、WiFi、化ES种混合分时 信号,因此需要标准的识别、转码协议将=种信号转换为一种能够被统一识别的协议格式, 被接收端识别;
[0060] 3.对于单模信号的跳变滤波处理:由于接收端实时接收多模定位基站发出的信 号,在单位接收期内,信号值由于环境、硬件性能和其本身特性均会产生一定程度的波动, 因此需要对信号值进行滤波处理,排除不合理跳变并获得相对线性的信号值,W此减少接 收端的计算工作,提高定位精准性,减小定位延时时间。
[0061] 经过多信号防碰撞识别和处理后,可W得到错节点的RSSI值,此时,RSSI信号值已 经过跳变滤波处理,得到了单位时间内具有相对线性特性的粗粒度RSSI信号波形,如图5:
[0062] ②RSSI初期校正
[0063] 得到了具有相对线性特性的粗粒度RSSI信号后,就可W对RSSI进行初期校正,拟 采用将错节点之间的距离和信号强度同时作为参考来矫正RSSI所测距离d的值。
[0064] RSSI初期校正流程为:
[0065] 1.确定接收端接收固定错节点信号的RSSI平均值与信号强度平均值的转换关系;
[0066] 2.确定固定错节点之间信号的RSSI平均值与信号强度平均值的转换关系;
[0067] 3.根据现场部署环境和干扰情况,确定不同错节点的RSSI与距离值之间的线性模 型;
[0068] 4.根据接收端与各个固定错节点之间的距离和信号强度为参考,对接收端得到的 RSSI值进行参考计算。
[0069] ③基于堆找式集合的均值信号校正
[0070] 基于堆找式集合的均值信号校正主要是根据接收端信号采集周期,利用软件开发 技术中的堆找特性,将单周期内的RSSI信号推入须维护和校正的信号集合中,由于堆找先 入先出的特性,在一定时间段内,集合中的信号总是保持最近几个周期内的数据值,从而保 持集合的更新,再对该集合进行均值处理,即可得到相对准确的RSSI校正结果,其具体流程 如下:
[0071] 1.根据初期校正后的RSSI,从小到大建立WN(咐良据接收端采集频率而定)为维度 的集合C,固定采集周期T(周期巧良据可接受的使用等待时间制定,一般为3~5s);
[0072] 2. W接收端单次信号采集周期做为原子操作,对集合C进行堆找式的维护更新和 均值处理,获得最终校正后的RSSI。
[0073] ④S角质屯、算法
[0074] S边测量法如图3所示,已知A,B,C 3个错节点的坐标分别为(xa,ya),(xb,yb), (XC,yC),未知节点M( X,y)到错节点的距离分别为da,化,dc,则存在下列公式(I)
(1)
[0076]在实际情况下,因 3551受多径衰减和非视距阻挡的影响,所估测的(^1, dJ>,(1^值 比实际的d值大的多,如图4所示。3个圆两两交于点D,E,F,连接D,E,F为S角形,WS角形 DEF的质屯、作为对未知节点M的估测坐标,根据公式(2)可W求出D的坐标值,同理,可得出E, F的坐标。
(2)
[007引未知节点M的坐标关
[0079] 在RSSI值测距过程中,距离越近测距精度越高,RSSI值越稳定越具有参考价值。将 未知节点M测到的所有d值从小到大排列,选择前4个较小并相对稳定的d值进行定位,每S 个为一个组合,共有4个组合,可得到Ml(xl,yl),M2(x2,y2),M3(x3,y3),M4(x4,y4)4个估测 值,最后,求平均值作为未知节点M的坐标,即
技)
[0081] ⑤定位方法流程中:
[0082] 整个定位方法需经过信号识别和处理,初期校正、二次校正和=角形质屯、算法几 个部分,拟采用的算法流程:
[0083] 1.所有错节点W相同功率、周期性的广播信息。
[0084] 2.接收端将收到的每一错节点固定格式信号值,通过多信号的防碰撞识别和处 理,获得相对线性的每一错节点的RSSI值;
[0085] 3.将错节点之间的距离和信号强度同时作为参考,进行RSSI所测距离值初期校 正;
[0086] 4.根据初期校正后的RSSI,进行基于堆找式集合的均值信号二次校正;
[0087] 5.根据校正后的RSSI校正值和S角形质屯、算法进行接收端位置计算。
[0088] ⑥基于硬件性能的差异化处理
[0089] 由于各种接收设备的硬件性能差异,对相同频率和相同功率的多模定位基
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