一种基于WIA-FA网络定位的设备及方法与流程

本发明涉及定位，特别是涉及一种基于wia-fa网络定位的设备及方法。

背景技术：

1、目前室内定位技术比较多，例如红外、蓝牙、zigbee、wifi的无线技术，基本都采用rssi(received signal strength indication，接收的信号强度指示)方式，其是通过接收到的信号强弱测定信号点与接收点的距离，进而根据相应数据进行定位计算的一种定位技术。

2、rssi方式在设计时认为设备的输出功率为固定值，但是在实际工作的时候，其输出功率存在少许动态的变化，导致rssi方式的定位精度误差比较大，对移动物体定位的误差比较大，容易偏离设计行进的路线。

3、为了弥补因为输出功率的动态变化的不确定因素，提高移动物体在室内移动的安全可靠运行，亟需一种能够消除或降低输出功率的动态变化值对rssi定位精度影响的解决方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于wia-fa网络定位的设备及方法，能够实现对设备的输出功率动态高有效的捕获，提高rssi定位精度。

2、为此，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明公开了一种基于wia-fa网络定位的设备，包括：网关设备、至少3个无线接入设备和待定位的现场设备；待定位的现场设备位于以至少3个无线接入设备的坐标点确立的平面的信号覆盖范围内；

4、所述网关设备通过有线与各个所述无线接入设备连接，实现wia-fa的协议控制；

5、所述无线接入设备将所述网关设备的有线信号转换为无线电磁波信号，通过无线wia-fa网络发送至所述现场设备；

6、在定位时，实时获取所述无线接入设备的输出功率，基于所述实时获取的输出功率计算所述现场设备的位置信息。

7、进一步地，所述网关设备用于配置无线接入设备和现场设备的输出功率、工作频点以及工作模式。

8、进一步地，所述现场设备为移动设备。

9、本发明还公开了一种基于wia-fa网络定位的方法，应用于上述基于wia-fa网络定位的设备，包括：

10、获取现场设备所在空间的路径损耗指数；

11、各个无线接入设备分别在不同时刻通过wia-fa网络发射无线信号，并将输出功率和坐标点下发给所述现场设备；

12、所述现场设备在各个发射时刻，获取各个无线接入设备的输出功率的接收强度；

13、利用强度计算公式通过无线接入设备默认输出功率计算距离；

14、通过计算的距离与wia-fa网络下发的坐标点对比，对每次下发的一个无线接入设备对应不同坐标点进行解算，得到同一无线接入设备的实时输出功率；

15、对多次采集得到的实时输出功率取平均值，基于所述实时输出功率的平均值计算所述现场设备的位置信息；

16、其中，所述强度计算公式为：

17、prad＝10^(pt-10*log10(sp*(c/f)^2/((4*π)^2))+10*n*log10(d/sp)/10)；其中，prad为接收强度，pt为输出功率，d为距离，sp为标准参量，值为1，c为电磁波速度，f从信道表获取，n为路径损耗指数。

18、进一步地，基于所述输出功率计算所述现场设备的位置信息，包括：

19、将所述实时输出功率代入所述强度计算公式，计算所述现场设备到各个无线接入设备的球面距离，基于所述现场设备到各个无线接入设备的球面距离计算所述现场设备的动态位置。

20、进一步地，基于所述现场设备到各个无线接入设备的球面距离计算所述现场设备的动态位置，包括：

21、利用位置计算公式，基于所述现场设备到各个无线接入设备的球面距离计算所述现场设备的动态位置；其中，所述位置计算公式为：

22、(x1–x)^2+(y1-y)^2+(z1-z)^2＝r1^2；

23、(x2–x)^2+(y2-y)^2+(z2-z)^2＝r2^2；

24、(x3–x)^2+(y3-y)^2+(z3-z)^2＝r3^2；

25、其中，(x，y，z)为现场设备以网关设备为原点建立的坐标系下的坐标，(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)、(x3，y3，z3)分别为第一无线接入设备、第二无线接入设备和第三无线接入设备以网关设备为原点建立的坐标系下的坐标；r1、r2、r3分别为现场设备到第一无线接入设备、第二无线接入设备、第三无线接入设备的球面距离。

26、进一步地，当采用3个无线接入设备定位时，坐标点误差精确为cm级别。

27、进一步地，获取现场设备所在空间的路径损耗指数，包括：

28、从路径损耗指数表中查询现场设备所在空间的路径损耗指数。

29、进一步地，所述路径损耗指数表中包括：

30、自由空间、市区蜂窝、市区蜂窝阴影、建筑物内视距传播、被建筑物阻挡和复杂空间的路径损耗指数。

31、进一步地，所述复杂空间的路径损耗指数按照以下方式计算得到：

32、在复杂空间中，通过标准恒定信号源输出恒定功率，并对多个距离进行采集，将恒定功率、接收强度和距离代入强度计算公式计算复杂空间的路径损耗指数。

33、本发明的优点和积极效果：本发明中，通过实时采集输出定位功率设备的信号强度，弥补其动态的变化，从而提高了rssi算法中pt的精度。

34、同时，本发明还提高了从rssi算法中测量的距离，从而提高了对移动物体的定位精度。

技术特征：

1.一种基于wia-fa网络定位的设备，其特征在于，包括：网关设备、至少3个无线接入设备和待定位的现场设备；所述待定位的现场设备位于以所述至少3个无线接入设备的坐标点确立的平面信号覆盖范围内；

2.根据权利要求1所述的一种基于wia-fa网络定位的设备，其特征在于，所述网关设备用于配置无线接入设备和现场设备的输出功率、工作频点以及工作模式。

3.根据权利要求1所述的一种基于wia-fa网络定位的设备，其特征在于，所述现场设备为移动设备。

4.一种基于wia-fa网络定位的方法，其特征在于，应用于权利要求1～3任一项所述的基于wia-fa网络定位的设备，包括：

5.根据权利要求4所述的一种基于wia-fa网络定位的方法，其特征在于，基于所述输出功率计算所述现场设备的位置信息，包括：

6.根据权利要求4所述的一种基于wia-fa网络定位的方法，其特征在于，基于所述现场设备到各个无线接入设备的球面距离计算所述现场设备的动态位置，包括：

7.根据权利要求4所述的一种基于wia-fa网络定位的方法，其特征在于，当采用3个无线接入设备定位时，坐标点误差精确为cm级别。

8.根据权利要求4所述的一种基于wia-fa网络定位的方法，其特征在于，获取现场设备所在空间的路径损耗指数，包括：

9.根据权利要求8所述的一种基于wia-fa网络定位的方法，其特征在于，所述路径损耗指数表中包括：

10.根据权利要求9所述的一种基于wia-fa网络定位的方法，其特征在于，所述复杂空间的路径损耗指数按照以下方式计算得到：

技术总结
本发明还公开了一种基于WIA‑FA网络定位的设备及方法，涉及定位技术领域，包括：网关设备(GW)、至少3个无线接入设备(AD)和待定位的现场设备(FD)；网关设备通过有线与各个无线接入设备连接，实现WIA‑FA的协议控制；无线接入设备将网关设备的有线信号转换为无线电磁波信号，通过无线WIA‑FA网络发送至现场设备；在定位时，实时获取无线接入设备的输出功率，基于实时获取的输出功率计算现场设备的位置信息。本发明通过实时采集输出定位功率设备的信号强度，弥补其动态的变化，从而提高了RSSI算法定位精度。

技术研发人员：孙超,刘立辉,邱思,李永胜,李天飞,贾冰
受保护的技术使用者：沈阳邦粹科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15