一种定位方法和系统的制作方法

文档序号:10691760阅读:354来源:国知局
一种定位方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种定位方法和系统,包括:待定位目标与定位区域内参与定位的锚节点进行通讯,并获取待定位目标与每一参与定位的锚节点之间的通讯时的用于定位的无线信号特征;将参与定位的锚节点中每两个锚节点分为一个定位组,并针对每一定位组执行以下操作:确定定位组内两个锚节点之间的参考位置,并根据待定位目标与两个锚节点之间的无线信号特征确定与参考位置之间的位置关系;根据获得所有定位组确定的待定位节点与参考位置的位置关系,确定待定位节点的位置。
【专利说明】
-种定位方法和系统
技术领域
[0001 ]本发明设及定位技术领域,特别是指一种定位方法和系统。
【背景技术】
[0002] 名词解释;
[0003] (1)错节点(或称为信标节点),是指预先布设的一种具有通讯能力的节点,通常需 要在待定位区域内设置一个或多个错节点W进行定位;错节点的数量和布置方式会影响定 位的精度。
[0004] (2)待定位目标,是指具有通讯能力的一种设备,在进入到待定位区域后通过与错 节点进行通讯来进行定位。在本发明实施例中,错节点可W是任何具有通讯能力的设备,包 括但不限于:智能手环、移动终端、智能手表等。
[0005] 定位是一种非常常用的技术,精确的定位是导航等很多技术领域的基础。无线定 位是一种非常常用的定位技术,传统的定位技术包括:
[0006] GPS定位方法,是指具有通讯功能的定位目标通过卫星信号进行定位,W实现精确 的室外定位,但是在室内时定位精度极差。
[0007] Wi-Fi信号地图定位方法,利用无线信号的强度进行定位;在定位之前需要将待定 位区域进行细分,然后通过实测获得每一区域的无线信号特征。运种定位方法广泛应用在 室内定位领域,但是需要大量的先期训练数据才能够构建出准确的Wi-Fi信号地图,且训练 数据的数量和新鲜程度直接影响W后定位的精度。其中,典型的一种无线信号特征可W是 无线信号强度;待定位目标只需能够与Ξ个错节点进行通讯,就可W利用Ξ个错节点的信 号强度采用Ξ点定位的方式进行定位。

【发明内容】

[000引本发明要解决的技术问题是提供一种定位方法和系统,可W进行无训练的定位。
[0009] 为了达到上述目的,本发明实施例提出了一种定位方法,包括:
[0010] 待定位目标与定位区域内参与定位的错节点进行通讯,并获取待定位目标与每一 参与定位的错节点之间的通讯时的用于定位的无线信号特征;
[0011] 将参与定位的错节点中每两个错节点分为一个定位组,并针对每一定位组执行W 下操作:确定定位组内两个错节点之间的参考位置,并根据待定位目标与两个错节点之间 的无线信号特征确定与参考位置之间的位置关系;
[0012] 根据获得所有定位组确定的待定位节点与参考位置的位置关系,确定待定位节点 的位置。
[0013] 其中,所述无线信号特征为信号强度或无线信号到达时间。
[0014] 其中,所述两个错节点之间的参考位置为两个错节点的位置之间的中间线或中垂 面;其中所述中间线或中垂面上的每一个点到两个错节点的距离相等。
[0015] 其中,根据获得所有定位组确定的待定位节点与参考位置的位置关系,确定待定 位节点的位置,具体包括:
[0016] 根据每一定位组确定的中间线或中垂面,确定待定位目标位于中间线或中垂面的 哪一侧,W确定待定位目标相对于该定位组所处的区域;
[0017] 将所有定位组确定的待定位目标所处的区域之间执行"与"操作,W确定待定位目 标在所述定位区域中的位置。
[0018] 其中,所述待定位目标与定位区域内参与定位的错节点进行通讯,并获取待定位 目标与每一参与定位的错节点之间的通讯时的用于定位的无线信号特征,具体包括:
[0019] 所述待定位目标发送无线信号,所述错节点接收该无线信号W获取用于定位的无 线信号特征;
[0020] 或
[0021 ]所述错节点发送无线信号,所述待定位目标接收该无线信号W获取用于定位的无 线信号特征。
[0022] 其中,所述参与定位的错节点为定位区域内能够与待定位目标进行通讯的所有错 节点,
[0023] 或
[0024] 所述参与定位的错节点为定位区域内能够与待定位目标进行通讯的所有错节点 中满足预设条件的错节点。
[0025] 其中,所述预设条件为:错节点与待定位目标之间信号强度阔值,
[0026] 或,
[0027] 错节点与待定位目标之间无线信号到达时间阔值。
[0028] 同时,本发明实施例还提出了一种定位系统,包括设置在定位区域内用于对待定 位目标进行定位的错节点,所述系统还包括:
[0029] 无线信号特征获取模块,用于获取待定位目标与定位区域内参与定位的错节点进 行通讯,并获取待定位目标与每一参与定位的错节点之间的通讯时的用于定位的无线信号 特征;
[0030] 粗定位模块,用于将参与定位的错节点中每两个错节点分为一个定位组,并针对 每一定位组执行W下操作:确定定位组内两个错节点之间的参考位置,并根据待定位目标 与两个错节点之间的无线信号特征确定与参考位置之间的位置关系;
[0031] 精定位模块,用于根据获得所有定位组确定的待定位节点与参考位置的位置关 系,确定待定位节点的位置。
[0032] 其中,所述无线信号特征为信号强度或无线信号到达时间。
[0033] 其中,所述两个错节点之间的参考位置为两个错节点的位置之间的中间线或中垂 面;其中所述中间线或中垂面上的每一个点到两个错节点的距离相等。
[0034] 其中,根据获得所有定位组确定的待定位节点与参考位置的位置关系,确定待定 位节点的位置,具体包括:
[0035] 根据每一定位组确定的中间线或中垂面,确定待定位目标位于中间线或中垂面的 哪一侧,W确定待定位目标相对于该定位组所处的区域;
[0036] 将所有定位组确定的待定位目标所处的区域之间执行"与"操作,W确定待定位目 标在所述定位区域中的位置。
[0037] 其中,所述待定位目标与定位区域内参与定位的错节点进行通讯,并获取待定位 目标与每一参与定位的错节点之间的通讯时的用于定位的无线信号特征,具体包括:
[0038] 所述待定位目标发送无线信号,所述错节点接收该无线信号W获取用于定位的无 线信号特征;
[0039] 或
[0040] 所述错节点发送无线信号,所述待定位目标接收该无线信号W获取用于定位的无 线信号特征。
[0041] 其中,所述参与定位的错节点为定位区域内能够与待定位目标进行通讯的所有错 节点,
[0042] 或
[0043] 所述参与定位的错节点为定位区域内能够与待定位目标进行通讯的所有错节点 中满足预设条件的错节点。
[0044] 其中,所述预设条件为:错节点与待定位目标之间信号强度阔值,
[0045] 或,
[0046] 错节点与待定位目标之间无线信号到达时间阔值。
[0047] 本发明的上述技术方案的有益效果如下:
[0048] 上述技术方案通过两两错节点之间划分参考线并根据待定位节点与每一参考线 之间位置关系来唯一的确定待定位节点的位置,运种方式无需预先测量定位区域内每一位 置的信号强度,就可W比较精确的确定出待定位节点的位置,W实现区域定位。本发明实施 例的方法和系统不仅可W用于室内定位,也可W用于任何已经预设了错节点的区域。
【附图说明】
[0049] 图1为本发明实施例的一种典型的实施方式的网络结构示意图;
[0050] 图2为根据本发明实施例的方法进行定位的结果的示意图;
[0051] 图3为图2定位后再进行数据融合的示意图。
【具体实施方式】
[0052] 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 体实例进行详细描述。
[0053] 为了达到上述目的,本发明实施例提出了一种定位方法,包括:
[0054] 待定位目标与定位区域内参与定位的错节点进行通讯,并获取待定位目标与每一 参与定位的错节点之间的通讯时的用于定位的无线信号特征;
[0055] 将参与定位的错节点中每两个错节点分为一个定位组,并针对每一定位组执行W 下操作:确定定位组内两个错节点之间的参考位置,并根据待定位目标与两个错节点之间 的无线信号特征确定与参考位置之间的位置关系;
[0056] 根据获得所有定位组确定的待定位节点与参考位置的位置关系,确定待定位节点 的位置。
[0057] 同时,本发明实施例还提出了一种定位系统,包括设置在定位区域内用于对待定 位目标进行定位的错节点,所述系统还包括:
[0058] 无线信号特征获取模块,用于获取待定位目标与定位区域内参与定位的错节点进 行通讯,并获取待定位目标与每一参与定位的错节点之间的通讯时的用于定位的无线信号 特征;
[0059] 粗定位模块,用于将参与定位的错节点中每两个错节点分为一个定位组,并针对 每一定位组执行W下操作:确定定位组内两个错节点之间的参考位置,并根据待定位目标 与两个错节点之间的无线信号特征确定与参考位置之间的位置关系;
[0060] 精定位模块,用于根据获得所有定位组确定的待定位节点与参考位置的位置关 系,确定待定位节点的位置。
[0061 ]下面W-个具体的例子来对上述技术方案进行进一步说明::
[0062] 步骤1、第i个错节点的位置信息为dl=(Xl,yl,Zl);待定位目标W固定频率发射无 线信息,第i个错节点在预定时间窗内接收到的信号强度向量为1?1={加,則,一,加},其中 m为预定时间窗内应接收到的所有信号;
[0063] 步骤2、对第i个错节点的信号强度向量为Ri进行预处理:所述预处理包括降噪、数 值扩充、利用滑窗进行处理;其中数据扩充是指:由于信号传输有可能损失,因此如果两次 信号之间接收到信号,则将其对应的rix记数值为0;然后计算平均信号强度ri;
[0064] 步骤3、获取平均信号强度ri和信号强度与距离的关系 [00化];Ti = A-10nlgdi
[0066] 其中A为发射功率对应的信号强度,η表示衰减因子;
[0067] 步骤4、估算待定位目标与错节点i之间的距离为:
[006引
[0069] 步骤5、基于计算的N个距离数值{dl,d2, . . .,dN}{dl,d2, . . .,dN},使用加权k近邻 weighted k-nearest neiglibor方法,在N个数值中选取k个最小数值及其对应的错节点位 置{山油,...,dk},且其中的k个错节点的位置为:
[0070] Kxi,yi,z〇,(X2,y2,Z2),. . .,(xk,yk,zkM
[0071] 步骤6、确定第i个错节点的权重数值wi,并依据所有错节点的权重数值计算总权 重数值
[0072] 步骤7、预估待定位节点的位置{x,y,z}为:
[0073]
[0074] 步骤8、基于每对错节点的信号强度缩小定位区域,具体包括:
[007引对于两个错节点巧Rj的位置(xi,yi,zi)和(xj,yj,zj),确定两个错节点作中垂面; 判断如果ri>n,选取靠近接收器i的区域;
[0076] 对于每对接收器进行区域划分,选出所有交集部分记为P;
[0077] 步骤9、判断步骤7中预估的待定位节点的位置{x,y,z}是否位于步骤8划分的区域 P中;如果是则将该预估的待定位节点的位置确定为最终定位位置;否则从区域P中选取距 离估算节点{x,y,z}最近的节点{x°,y-,z^}作为最终定位位置。
[0078] W上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员 来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可W做出若干改进和润饰,运些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种定位方法,其特征在于,包括: 待定位目标与定位区域内参与定位的锚节点进行通讯,并获取待定位目标与每一参与 定位的锚节点之间的通讯时的用于定位的无线信号特征; 将参与定位的锚节点中每两个锚节点分为一个定位组,并针对每一定位组执行以下操 作:确定定位组内两个锚节点之间的参考位置,并根据待定位目标与两个锚节点之间的无 线信号特征确定与参考位置之间的位置关系; 根据获得所有定位组确定的待定位节点与参考位置的位置关系,确定待定位节点的位 置。2. 根据权利要求1所述的定位方法,其特征在于,所述无线信号特征为信号强度或无线 信号到达时间。3. 根据权利要求1所述的定位方法,其特征在于,所述两个锚节点之间的参考位置为两 个锚节点的位置之间的中间线或中垂面;其中所述中间线或中垂面上的每一个点到两个锚 节点的距离相等。4. 根据权利要求3所述的定位方法,其特征在于,根据获得所有定位组确定的待定位节 点与参考位置的位置关系,确定待定位节点的位置,具体包括: 根据每一定位组确定的中间线或中垂面,确定待定位目标位于中间线或中垂面的哪一 侦U,以确定待定位目标相对于该定位组所处的区域; 将所有定位组确定的待定位目标所处的区域之间执行"与"操作,以确定待定位目标在 所述定位区域中的位置。5. 根据权利要求1所述的定位方法,其特征在于,所述待定位目标与定位区域内参与定 位的锚节点进行通讯,并获取待定位目标与每一参与定位的锚节点之间的通讯时的用于定 位的无线信号特征,具体包括: 所述待定位目标发送无线信号,所述锚节点接收该无线信号以获取用于定位的无线信 号特征; 或 所述锚节点发送无线信号,所述待定位目标接收该无线信号以获取用于定位的无线信 号特征。6. 根据权利要求1所述的定位方法,其特征在于,所述参与定位的锚节点为定位区域内 能够与待定位目标进行通讯的所有锚节点, 或 所述参与定位的锚节点为定位区域内能够与待定位目标进行通讯的所有锚节点中满 足预设条件的锚节点。7. 根据权利要求6所述的定位方法,其特征在于,所述预设条件为:锚节点与待定位目 标之间信号强度阈值, 或, 锚节点与待定位目标之间无线信号到达时间阈值。8. -种定位系统,包括设置在定位区域内用于对待定位目标进行定位的锚节点,其特 征在于,所述系统还包括: 无线信号特征获取模块,用于获取待定位目标与定位区域内参与定位的锚节点进行通 讯,并获取待定位目标与每一参与定位的锚节点之间的通讯时的用于定位的无线信号特 征; 粗定位模块,用于将参与定位的锚节点中每两个锚节点分为一个定位组,并针对每一 定位组执行以下操作:确定定位组内两个锚节点之间的参考位置,并根据待定位目标与两 个锚节点之间的无线信号特征确定与参考位置之间的位置关系; 精定位模块,用于根据获得所有定位组确定的待定位节点与参考位置的位置关系,确 定待定位节点的位置。9. 根据权利要求8所述的定位方法,其特征在于,所述两个锚节点之间的参考线为两个 锚节点的位置之间的中间线或中垂面;其中所述中间线或中垂面上的每一个点到两个锚节 点的距离相等。10. 根据权利要求9所述的定位方法,其特征在于,其中所述精定位模块执行以下操作: 根据每一定位组确定的中间线或中垂面,确定待定位目标位于中间线或中垂面的哪一 侦U,以确定待定位目标相对于该定位组所处的区域; 将所有定位组确定的待定位目标所处的区域之间执行"与"操作,以确定待定位目标在 所述定位区域中的位置。
【文档编号】H04W64/00GK106060777SQ201610395327
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】宋磊, 房高丽, 翁建
【申请人】宋磊
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1