供的不同测距码字对应的距离概率分布示意图；
[0053] 图6为本发明实施例提供的测距结果的偏差分布示意图。
【具体实施方式】
[0054] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具 体实施例进行详细描述。
[0055] 本发明针对现有的射频定位精度低、需要硬件芯片支持射频接收信号强度测量的 问题，提供一种射频信号测距方法及系统。
[0056]为了更好的理解本发明，先对通信距离与发射功率之间的关系进行简单说明：
[0057]射频信号在室内传播易受到多种因素影响，室内定位系统结构极为复杂。通常认 为，随着通信距离的增加，信号衰减的程度更大;在同样的通信距离条件下，发射功率越大， 到达接收端的接收功率也越大。因而，越大的发射功率，通常意味着越远的通信距离。但是， 由于复杂的多径效应等因素的存在，信号强度随着通信距离的变化并非是简单的单调递减 的。
[0058] 实施例一
[0059]参看图1所示，本发明实施例提供的一种射频信号测距方法，包括：
[0060] S1:获取不同测距码字的出现概率与节点之间距离的关系表，所述节点之间距离 为发射节点与接收节点之间的距离；
[0061] S2:通过发射节点发射测距分组列，所述测距分组列包括:多个不同级别射频发射 功率的分组，分组内容中包含该分组的射频发送功率信息；
[0062] S3:通过接收节点接收发射节点发射的分组，并根据接收节点的接收结果构建测 距码字；
[0063] S4:根据构建的测距码字及获取的不同测距码字的出现概率与节点之间距离的关 系表，估算发射节点与接收节点之间的距离。
[0064]本发明实施例所述的射频信号测距方法，在一次测距过程中，通过发射节点连续 发出多个不同级别射频发射功率的分组，分组内容中包含该分组的射频发送功率信息，再 由接收节点接收发射节点发射的分组，由于具有不同功率的分组具有不同距离的传播范 围，因此，能够在无需测量射频接收信号强度值的情况下，根据接收节点的接收结果构建测 距码字，并根据测距码字及获取的不同测距码字的出现概率与节点之间距离的关系表估算 发射节点与各接收节点之间的距离。这样，在不依赖射频接收信号强度测量硬件的前提下， 为室内定位提供了一种新型的测距手段。
[0065] 参看图1所示，S1-S4中发射节点和接收节点均为特指的某个节点；发射节点之间 是相互等价的（即硬件是相同的）；接收节点之间是相互等价的（硬件是相同的）。定位中通 常存在多个发射节点同时发射各自的测距分组列;接收节点根据上述方法判定与各发射节 点的距离(这些发射节点为锚节点，它们的位置是已知的），从而判断自身的位置。
[0066] 按照图2所示，建立实验环境并完成了实验内容。
[0067] 实验用节点型号为OpenMoteSTM，采用射频芯片AT86RF231，主控MCU芯片为 STM32F103RET6，上方为陶瓷天线。AT86RF231工作于2.4GHz频段，支持IEEE 802.15.4协议。 射频接收节点采用TI公司的CC2531芯片为核心的嗅探节点（Sniffer)，该节点配合TI公司 的软件Packet Sniffer可以实现数据分组的捕获。
[0068]实验场地位于北京科技大学网络楼的二层走廊，走廊长为30m。在上述实验场地 内，存在着遮挡、人体干扰等环境因素。
[0069] 如图2所示，假设节点A是发射节点；节点B、C和D均处于接收状态，为接收节点。在 一次测距过程中，发射节点A连续发射出一系列的分组，这些分组构成一个测距分组列，这 些分组具有不同的发射功率，如图2所示，发射节点A发射出3个分组，功率分别是P1，P2和 P3,假设POP0P3,功率成台阶状分布，通常情况下，功率P1，P2和P3对应的分组具有不同的 有效传输距离，其理想接收范围分别如图2中的虚线所示。对于接收节点B而言，距离发射节 点A较近，即使最低发射功率的分组也可以接收到，因此可以收到所有的分组。对于接收节 点C而言，距离发射节点A稍远假设最低发射功率P 3的分组无法接收到，但可以收到功率为Pi 和?2的分组。类似的，接收节点D更远一些，仅能收到最大功率Pi对应的分组。因此，通过变功 率(不同功率)的测距分组列(Packet Train)，实现了对B，C，D三个接收节点与发射节点A之 间距离的相对精细的识别，较传统的单一功率的连通性判断更为准确，同时不依赖于节点 硬件芯片的射频接收信号强度计算能力，适用范围更广。
[0070] 本发明实施例中，假设，发射节点A每发射一次测距分组列，所述测距分组列中分 组的数量为N，在构建测距码字时，将各分组的功率按照自大而小重新排序后再构建测距码 字，因为码字本身的不同位置具有不同的含义，排序后的各分组的功率依次递减，将各分组 的功率自大而小记为p^Ps，.. .Pi，.. .pN，分组内容包括:序列号、功率等级信息，如表1所 不。
[0071] 表1分组字段说明
[0073]每发射一个分组，分组的序列号SEQ_ID自增1，按照序列号i模N的方式改变功率等 级POWER，i每增加 N表明完成了一次测距分组列的发射。
[0074] 本发明实施例中，如图3所示，发射节点T保持不动，发射测距分组列，将接收节点R 放置在距离发射节点L的位置上，记录接收节点R接收到的分组，并将接收到的分组存储在 数据库中，用于随后的统计分析。
[0075] 对于接收节点R，假设能够成功接收到测距分组列中的某些分组，根据接收节点R 的接收结果，将接收结果用一个测距码字表示，并将测距码字表示为CiC2. . .Cl . .CN，对任 意1 < i <N，Ci满足Cie{〇，l}。若Ci = 0,表示序号为i、功率为Pi的分组未被接收节点R接收； 若Ci= 1，表示序号为i、功率为Pi分组被接收节点R接收。
[0076]在一次测距过程中，一个接收节点可以获得一个测距码字，所述测距码字可以看 作是二进制，对应于0到2N-1间的一个整数，所有接收节点的测距码字的集合记为：
[0077] C={CiC2. . .CN:Cie{〇,l},l < i <N}
[0078] 若某测距码字cEC，记c对应的整数为F。
[0079]如图2所示，相当于N=3,接收节点B的测距码字可以表示为"111"，接收节点C的测 距码字可以表示为"110"，接收节点的测距码字可以表示D为" 100"。
[0080] 本发明实施例中，根据接收节点R接收到的分组和未接收到的分组构建接收节点R 对应的测距码字后，还需要判断所述测距码字是否为异常测距码字，若测距码字的码型特 征为在1的左侧出现了 0,则判定所述测距码字为异常测距码字，这是因为：在1的左侧出现 了 0的测距码字，表征接收节点R可以收到低功率的分组而不能收到高功率的分组，这是一 种相对异常的情况，则需要对所述测距码字进行修正，具体的，若异常测距码字的某一位为 1，则在1的左侧全部填充1对所述异常测距码字进行修正，例如，测距码字101为异常测距码 字，需将101修正为111。
[0081] 本发明实施例中，由于室内无线信道的复杂性，不采用理论模型的方式建立测距 码字和节点之间距离(发射节点与接收节点之间的距离)的关联，而采用基于实测数据的模 型拟合方法。
[0082] 本发明实施例中，假设接收节点R在距离发射节点L的位置上，收到的总测距分组 列的数量为M。理论上，若完全没有丢包的情况，接收节点R应该收到的总分组数量为Μ · N， 但是，由于丢包的存在，实际收到的分组可能要低于Μ · Ν。假设在收到的Μ个测距分组列中， 测距码字为c的数量为V(c)，则记距离发射节点L处的接收节点R对应测距码字c出现的频率 为 P(c|L)，P(c|L)表示为式(1):
[0084]
，在Μ充分大时，可认为频率P(c，L)接近概率，即视P(c|L)为 在距离发射节点L处的接收节