基于电力线通信的室内信标定位方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及室内定位技术领域，具体设及一种基于电力线通信的室内信标定位方 法和系统。
【背景技术】
[0002] 众所周知，全球定位系统(GPS)在各行各业中发挥着重要作用，然而，全球定位系 统(GPS)的明显不足就是无法覆盖室内定位或定位精度较差，无法满足现行各种应用的需 求。随着基于精确定位的各种应用服务的推广，全覆盖，高精确度的定位系统成为人们亟待 解决的问题。超宽带定位、WiFi定位等室内定位系统成为人们研究的热点，然而，上述室内 定位系统需要重新布线和部署信标，施工较困难。
[0003] 电力线通信(Power Line Communication,化C)是指W电力配电线为介质，利用电 力线网络进行通信。与供电共用一根电力线进行数据传输，从而可W将现有的电力线基础 设施利用起来，而不需要铺设新的通信网络。电力线通信技术正在经历快速发展的阶段。若 能够利用电力线通信技术和定位技术，构建室内定位信标网络，则有望成为解决室内定位 全覆盖和高精度定位的可行方案。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的是现有定位系统无法覆盖室内或需要重新布线等问题，提供一 种基于电力线通信的室内信标定位方法和系统。
[0005] 为解决上述问题，本发明是通过W下技术方案实现的：
[0006] -种基于电力线通信的室内信标定位方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤1、电力线网络的仿真;将定位服务器接入电力线网络中，并根据电力线网络 的拓扑结构，通过仿真得到电力线网络的各个节点与定位服务器之间的理论信道参数，并 将该节点的理论信道参数与该节点的实际所处的位置信息进行一一配对后存入定位服务 器中；
[000引步骤2、定位信标的部署；
[0009] 步骤2.1、在定位区域的电力线网络中，为了保证覆盖面积和关键地点的全覆盖， 首先要选出一定数量的节点作为预选节点；
[0010] 步骤2.2、将预选节点与定位服务器之间的理论信道参数进行两两比较，当两个预 选节点与定位服务器之间的理论信道参数之间的差值小于预设阔值时，则替换其中一个预 选节点，直至每两个预选节点与定位服务器之间的理论信道参数之间的差值均大于等于预 设阔值，此时将运些满足要求的预选节点确定为部署节点；
[0011] 步骤2.3、在电力线网络的部署节点上接入定位信标；
[0012] 步骤3、定位初始化；
[0013] 步骤3.1、各个定位信标向定位服务器发出位置请求信息，定位服务器收到各个定 位信标发出的位置请求信息后，分别测量各个定位信标与定位服务器之间的实际信道参 数；
[0014] 步骤3.2、将各个定位信标与定位服务器之间的实际信道参数与理论信道参数进 行匹配，并将与实际信道参数的差值最小并且小于判决口限Od的理论信道参数所对应的节 点的位置信息发送给该定位信标；
[0015] 步骤3.3、定位信标接收到定位服务器返回的位置信息后，停止发送位置请求信 息，同时对外持续广播自己的位置信息；
[0016] 步骤4、定位实现；当用户进入到定位区域，通过接收最近的定位信标所广播的位 置信息，即可获知用户当前所处的位置。
[0017] 步骤1中，节点与定位服务器之间的信道参数为信道冲击响应。
[0018] 步骤2.2中，通过欧氏距离、曼哈顿距离、切比雪夫距离或夹角余弦来衡量两个预 选节点与定位服务器之间的理论信道参数之间的差值。
[0019] 步骤3.2中，通过欧氏距离、曼哈顿距离、切比雪夫距离或夹角余弦来衡量节点与 定位服务器之间的实际信道参数与该节点与定位服务器之间的理论信道参数之间的差值。
[0020] 步骤3.3还进一步包括，当定位信标未接收到定位服务器返回的位置信息，则持续 向定位服务器发出位置请求信息，直至接收到定位服务器返回的位置信息。
[0021] 基于上述方法而设计的基于电力线通信的室内信标定位系统，包括电力线网络， 还进一步包括定位信标和定位服务器；
[0022] 定位信标:定位信标直接和电力线网络相连;定位信标向定位服务器发出位置请 求信息，定位服务器将最优匹配的节点的位置信息发送给该定位信标，定位信标对外广播 其收到的位置信息；
[0023] 定位服务器：定位服务器与电力线网络相连，并处于中枢地位，控制整个定位系 统;根据室内的电力线网络的拓扑结构进行仿真，得到各个节点与定位服务器之间的理论 信道参数，并将各个节点的实际所处的位置信息与得到的该节点与定位服务器之间的理论 信道参数进行配对，并存储于定位服务器中；定位服务器根据各个定位信标发出的位置请 求信息测量定位服务器与各个定位信标之间的实际信道参数，并将与实际信道参数的差值 最小并且小于判决口限Od的理论信道参数所对应的节点的位置信息发送给该定位信标。
[0024] 与现有技术相比，本发明提出的基于电力线通信(PLC)的室内定位方法和系统实 现了室内的精确定位，同时利用现有的电力线基础设施，整个系统实现简单，造价低廉。通 过实现室内的精确定位，各种基于定位的应用才能更好的为大家服务，同时也会带来更多 更便利的服务。
【附图说明】
[0025] 图1为一种基于电力线通信的室内信标定位系统的示意图。
[0026] 图2为一种基于电力线通信的信标定位方法流程图。
【具体实施方式】
[0027] -种基于电力线通信的室内信标定位系统，如图1所述，由定位信标、定位服务器 和电力线网络组成。
[0028] 定位信标:定位信标直接和电力线网络相连，整个室内定位系统刚开始工作时，定 位信标向定位服务器发出位置请求信息，当定位服务器匹配成功，且该定位信标收到自己 的位置信息后，停止发出位置请求信息，同时通过自己的无线发射端发送自己的位置信息 供用户使用，否则，一直发出位置请求信息，直到接收到自己的位置信息才停止向定位服务 器发送位置请求信息。
[0029] 定位服务器：定位服务器和电力线网络相连，并处于中枢地位，控制整个定位系 统。首先，根据室内的电力线网络的拓扑结构进行仿真，得到各个节点与定位服务器之间的 信道参数。将各个节点的实际位置信息与得到的该节点与定位服务器之间的信道参数进行 配对，并存储于定位服务器中。在整个室内定位系统的初始化阶段，定位服务器根据各个定 位信标发出的位置请求信息测量定位服务器与各个定位信标之间信道参数，根据欧氏距 离、曼哈顿距离、切比雪夫距离或夹角余弦准则和判决口限Od对测量得到的信道参数与定 位服务器中已存的电力线网络中的各个节点与定位服务器之间的信道参数进行匹配，并把 匹配成功对应的位置信息发送给对应的定位信标。
[0030] 电力线网络:整个过程中原有的电力线基础设施保持不变，在保证正常供电的情 况下，同时实现室内的定位。
[0031] 定位信标的部署:在室内电力线网络上部署定位信标时，要根据室内电力线网络 拓扑结构得到的仿真结果，确保不同定位信标与定位服务器之间的信道参数要有显著的差 另Ij，W避免不同定位信标之间的干扰。可通过欧氏距离、曼哈顿距离、切比雪夫距离或夹角 余弦，来衡量各个定位信标与定位服务器之间的信道参数之间的差别。预设一个距离口限 曰d，确保各个定位信标与定位服务器之间的信道参数之间的距离大于距离口限Od, W避免不 同定位信标之间的干扰，提高定位信标部署的准确度。
[0032] -种基于电力线通信的信标定位方法，如图2所示，包括如下步骤：
[0033] 步骤1、电力线通信(PLC)网络仿真。
[0034] 步骤1.1、首先要得到室内的电力线网络的拓扑结构，W及电力线的分支数m、每段 电力线的长度li，i = l，2,. . .，mW及各个节点的负载阻抗zi，i = l，2,. . .，m等参数。
[0035] 步骤1.2、根据步骤1.1得到的参数，通过仿真得到电力线网络中各个节点与定位 服务器之间的信道参数(信道冲击响应、信号的衰减和信号的延时等）的估计值，运里我们 W信道的冲击响应hi，i = l，2,. . .，m的估计值为例进行详细的说明，其中hi=(0ii，0i2,...， I^in)。
[0036] 步骤2、信道参数与节点位置配对。
[0037] 步骤2.1、将各个节点的实际位置与步骤1.2中得到的该节点与定位服务器之间的 信道参数的估计值化i=(0il，0i2, . . . ,Pin))进行--配对。
[0038] 步骤2.2、将配对好的数据作为一个整体存入定位服务器中，供信标部署阶段