專利名稱：一種基于距離關(guān)系庫(kù)及接收信號(hào)強(qiáng)度的定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本方法屬于無線信號(hào)室內(nèi)定位技術(shù)領(lǐng)域。特別是一種利用距離關(guān)系庫(kù)與待定位目標(biāo)接收到的無線信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行定位的方法。該方法通過在定位區(qū)域建立距離關(guān)系庫(kù)與實(shí)測(cè)的信號(hào)接收強(qiáng)度(RSSI)邏輯關(guān)系數(shù)列進(jìn)行匹配實(shí)現(xiàn)定位，能夠大大降低非參數(shù)定位處理方法的定位成本，并可通過簡(jiǎn)單地調(diào)整距離關(guān)系庫(kù)來控制定位分辨率與精度。
背景技術(shù)：
隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的來臨，人們對(duì)各種物流信息與人員位置信息的要求顯得越來越迫切?；谖恢玫姆?wù)在很多領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用，比如災(zāi)難救援、車輛導(dǎo)航、物品追蹤、人員監(jiān)控等等。然而對(duì)于某些封閉環(huán)境中的定位，全球定位系統(tǒng)(GPS)信號(hào)無法到達(dá)，無法完成在室內(nèi)環(huán)境中的位置確定，所以作為GPS定位系統(tǒng)的補(bǔ)充——室內(nèi)定位系統(tǒng)的研究顯得越來越重要。目前的室內(nèi)定位方法主要包括測(cè)距定位方法和非測(cè)距定位方法。其中測(cè)距定位方法通過參數(shù)設(shè)置將各種測(cè)量信息比如信號(hào)接收強(qiáng)度(RSSI)、到達(dá)時(shí)間差(TD0A)、達(dá)到時(shí)間(TOA)等換算成信號(hào)發(fā)射機(jī)與信號(hào)接收機(jī)之間的距離，利用多個(gè)已知坐標(biāo)的信號(hào)發(fā)射機(jī)與一個(gè)信號(hào)接收機(jī)可以獲得多個(gè)測(cè)量信息，換算成多個(gè)距離后通過歐氏公式解出信號(hào)接收機(jī)的坐標(biāo)。但由于室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，以上定位方法的定位性能常常受到信號(hào)在室內(nèi)環(huán)境中的非視距(NLOS)傳輸效應(yīng)、多徑傳播效應(yīng)、RSSI衰減規(guī)律等因素的嚴(yán)重干擾，影響其定位的精確度。針對(duì)測(cè)距方法的這些缺點(diǎn)，非測(cè)距定位方法避開了測(cè)量信息到信號(hào)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間距離的轉(zhuǎn)換，通過離線建立數(shù)據(jù)指紋庫(kù)與實(shí)時(shí)定位匹配兩個(gè)步驟來進(jìn)行定位。傳統(tǒng)的非測(cè)距定位方法主要是一種采用數(shù)據(jù)庫(kù)匹配定位的技術(shù)，該技術(shù)通過兩步完成對(duì)目標(biāo)的定位；第一步、離線采集RSSI數(shù)據(jù)，采用多個(gè)信號(hào)發(fā)射機(jī)在定位區(qū)域內(nèi)的固定位置發(fā)射信號(hào)，一個(gè)預(yù)定位置的接收機(jī)接收到各個(gè)信號(hào)發(fā)射機(jī)的信號(hào)(建庫(kù)信號(hào))并測(cè)量RSSI數(shù)據(jù)，形成一個(gè)“RSSI向量 目標(biāo)位置”的記錄(RSSI向量的維數(shù)等于信號(hào)發(fā)射機(jī)個(gè)數(shù))，對(duì)應(yīng)每個(gè)目標(biāo)的預(yù)定位置都形成一個(gè)“RSSI向量 目標(biāo)位置”的記錄，所有記錄的集合就構(gòu)成了 RSSI定位數(shù)據(jù)庫(kù)；第二步、實(shí)時(shí)定位階段，定位區(qū)域內(nèi)一個(gè)未知位置的接收機(jī)接收各固定位置的信號(hào)發(fā)射機(jī)發(fā)射的與建庫(kù)信號(hào)相同的信號(hào)并測(cè)量RSSI數(shù)據(jù)，形成一個(gè)RSSI向量，然后在定位數(shù)據(jù)庫(kù)中挑選出與這個(gè)RSSI向量最匹配的RSSI向量，最匹配的RSSI向量所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)位置即為待定位目標(biāo)所在的位置。這類基于數(shù)據(jù)庫(kù)匹配的定位技術(shù)雖然克服了傳統(tǒng)的參數(shù)化室內(nèi)無線定位技術(shù)受非視距傳輸效應(yīng)、多徑傳播效應(yīng)、信號(hào)衰減規(guī)律復(fù)雜等因素的影響，在一定程度上提高了定位精度；但數(shù)據(jù)庫(kù)匹配定位方法其定位的精度主要依賴建立數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)各數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的密度，采集點(diǎn)之間的距離間隔較大時(shí)，所建數(shù)據(jù)庫(kù)用于定位時(shí)其誤差較大，采集點(diǎn)之間的距離間隔較小時(shí)，所建數(shù)據(jù)庫(kù)用于定位時(shí)其誤差較小。然而利用離線采集RSSI數(shù)據(jù)的方式建立數(shù)據(jù)庫(kù)存在工作量龐大、定位成本高的問題，每提高一倍定位精度，數(shù)據(jù)采集的工作量對(duì)于二維定位而言則會(huì)增加4倍，例如一個(gè)IOXlOm的空曠定位區(qū)域，當(dāng)定位誤差小于I米時(shí)，則需要對(duì)定位區(qū)域中均勻分布的100個(gè)采集點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然而當(dāng)定位誤差小于0. 5米時(shí)，則需要對(duì)定位區(qū)域中均勻分布的400個(gè)采集點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；此外數(shù)據(jù)采集的絕對(duì)數(shù)量與發(fā)射機(jī)的數(shù)量有關(guān)，發(fā)射機(jī)越多數(shù)據(jù)采集越大。所以利用數(shù)據(jù)庫(kù)匹配定位方法難以實(shí)現(xiàn)大范圍、高精度的定位。

發(fā)明內(nèi)容
本方法發(fā)明的目的是針對(duì)背景技術(shù)存在的缺陷，研究設(shè)計(jì)一種基于距離關(guān)系庫(kù)及接收信號(hào)強(qiáng)度的定位方法，以達(dá)到不需離線采集RSSI數(shù)據(jù)建立RSSI定位數(shù)據(jù)庫(kù)，通過距離關(guān)系庫(kù)與實(shí)測(cè)RSSI邏輯關(guān)系數(shù)據(jù)匹配的方法對(duì)室內(nèi)目標(biāo)進(jìn)行定位，克服室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境對(duì)定位的影響，簡(jiǎn)化定位步驟、提高定位精度、有效降低數(shù)據(jù)采集量及定位成本，以及有利于對(duì)大范圍內(nèi)的待測(cè)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確定位等目的。本發(fā)明的解決方案是利用所有信號(hào)發(fā)射機(jī)依次與各設(shè)定信號(hào)采集點(diǎn)位置之間的 距離邏輯關(guān)系數(shù)據(jù)及該采集點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)、作為距離關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中用以定位的一個(gè)基本單元；各設(shè)定的信號(hào)采集點(diǎn)相對(duì)于所有信號(hào)發(fā)射機(jī)所得距離邏輯關(guān)系數(shù)據(jù)及相應(yīng)信號(hào)采集點(diǎn)的位置坐標(biāo)參數(shù)、并存入各接收機(jī)上帶信號(hào)接收、發(fā)射功能的信號(hào)處理芯片內(nèi)，組成距離關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)；本發(fā)明即以該距離關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)來代替背景技術(shù)中采用人工實(shí)測(cè)的離線RSSI數(shù)據(jù)庫(kù)，以克服離線采集RSSI數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫(kù)工作量龐大、定位成本高的問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了大范圍、高精度的定位。在實(shí)時(shí)定位時(shí)，用待定位目標(biāo)上的信號(hào)處理芯片所收各發(fā)射機(jī)信號(hào)強(qiáng)度之間的距離邏輯關(guān)系數(shù)據(jù)與距離關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的距離邏輯關(guān)系數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比(搜索)處理，找到數(shù)據(jù)庫(kù)定位基本單元中與之匹配的距離邏輯關(guān)系數(shù)據(jù)，該距離邏輯關(guān)系數(shù)據(jù)(列)所在定位基本單元中對(duì)應(yīng)的位置坐標(biāo)參數(shù)即為待定位目標(biāo)自身所在的坐標(biāo)位置，將該坐標(biāo)參數(shù)連同該待定位目標(biāo)的代碼發(fā)到后臺(tái)管理器、即完成對(duì)該待定位目標(biāo)的定位，本發(fā)明即以此實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的。因而本發(fā)明方法包括步驟I.建立定位區(qū)域坐標(biāo)系并設(shè)置信號(hào)發(fā)射機(jī)坐標(biāo)建立定位區(qū)域中的直角坐標(biāo)系并使定位區(qū)域位于坐標(biāo)系內(nèi)；然后在定位區(qū)域內(nèi)設(shè)置各個(gè)信號(hào)發(fā)射機(jī)并確定各信號(hào)發(fā)射機(jī)在該坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)及其順序編號(hào)，并記錄在帶信號(hào)接收、發(fā)射功能的信號(hào)處理芯片內(nèi)，待用；步驟2.設(shè)置各定位點(diǎn)并確定各定位點(diǎn)的坐標(biāo)根據(jù)定位要求確定各定位點(diǎn)與縱、橫相鄰定位點(diǎn)之間的距離，再將各定位點(diǎn)在定位區(qū)域內(nèi)按該間距以縱向與Y軸平行、橫向與X軸平行的方式排列，然后確定各定位點(diǎn)在步驟I所建直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；步驟3.依次確定各定位點(diǎn)與所有信號(hào)發(fā)射機(jī)的距離并建立距離關(guān)系庫(kù)首先確定任一定位點(diǎn)與各信號(hào)發(fā)射機(jī)的距離，并將所得距離值按信號(hào)發(fā)射機(jī)的編號(hào)順序依次排成一行(列)后，先將該定位點(diǎn)與第一個(gè)信號(hào)發(fā)射機(jī)距離值與排在其后的各距離值按前后順序依次進(jìn)行比較，每當(dāng)與第一個(gè)信號(hào)發(fā)射機(jī)距離值 > 后一發(fā)射機(jī)距離值時(shí)記為1、而< 后一發(fā)射機(jī)距離值時(shí)記為-1，再將與第二個(gè)信號(hào)發(fā)射機(jī)的距離值仍按上述方式與排在其后的各距離值按前后順序依次進(jìn)行比較并記錄，直至倒數(shù)第二個(gè)信號(hào)發(fā)射機(jī)的距離值與最后一個(gè)信號(hào)發(fā)射機(jī)的距離值比較并記錄完成后，將上述比較結(jié)果仍按其先后順序排列、得到一個(gè)I或/和-I的數(shù)列，然后將該數(shù)列與該定位點(diǎn)在直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)一并作為定位的一個(gè)基本單元，存入距離關(guān)系庫(kù)中；按以上方法將其余各定位點(diǎn)所得的I或/和-I的數(shù)列與其相應(yīng)的坐標(biāo)亦分別作為定位的基本單元存入距離關(guān)系庫(kù)中，從而建立定位區(qū)域內(nèi)各定位點(diǎn)分別與各信號(hào)發(fā)射機(jī)之間的對(duì)應(yīng)的距離關(guān)系庫(kù)、并存入步驟I所述信號(hào)處理芯片內(nèi)；步驟4.確定待定位目標(biāo)與各發(fā)射機(jī)之間的距離關(guān)系當(dāng)設(shè)有(帶信號(hào)接收、發(fā)射功能的)信號(hào)處理芯片及代碼的待定位目標(biāo)(裝置)接收到各發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)及對(duì)應(yīng)(發(fā)射機(jī))的順序編號(hào)后，測(cè)定所收各發(fā)射機(jī)所發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度值，并將各強(qiáng)度值按發(fā)射機(jī)的順序編號(hào)依次排成一行(列)；再首先將位于第一個(gè)發(fā)射機(jī)信號(hào)的強(qiáng)度值與排在其后的各信號(hào)強(qiáng)度值按排列前后順序依次進(jìn)行比較，每當(dāng)?shù)谝粋€(gè)信號(hào)強(qiáng)度值<后一信號(hào)強(qiáng)度值時(shí)記為I、而>后一信號(hào)強(qiáng)度值時(shí)記為-1，然后將第二個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值按上述方式與排在其后的各信號(hào)強(qiáng)度值按前后順序依次進(jìn)行比較并記錄，直至倒數(shù)第二個(gè)信號(hào)的強(qiáng)度值與最后一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值比較并記錄完成后，將上述比較結(jié)果仍按其先后順序排列，得到一個(gè)I或/和-I的該信號(hào)處理芯片、亦即待定位目標(biāo)與各信號(hào)發(fā)射機(jī)之間對(duì)應(yīng)的距離關(guān)系的數(shù)列，轉(zhuǎn)步驟5;步驟5.匹配處理及坐標(biāo)定位參數(shù)的輸出將步驟4所得待定位目標(biāo)與各信號(hào)發(fā)射機(jī)之間對(duì)應(yīng)的距離關(guān)系數(shù)列輸入步驟3所建距離關(guān)系庫(kù)內(nèi)進(jìn)行匹配處理，當(dāng)該數(shù)列僅與所建距離關(guān)系庫(kù)內(nèi)一個(gè)基本單元中的數(shù)列相匹配時(shí)、則該基本單元中的坐標(biāo)位即為待定位目標(biāo)所在位置的坐標(biāo)，當(dāng)該數(shù)列與所建距離關(guān)系庫(kù)內(nèi)幾個(gè)基本單元中的數(shù)列相匹配時(shí)、待定 位目標(biāo)所在位置的坐標(biāo)則以這幾個(gè)基本單元中相應(yīng)縱、橫坐標(biāo)值的算數(shù)平均值作為該待定位目標(biāo)所在位置的坐標(biāo)；待定位目標(biāo)上的信號(hào)處理芯片將匹配處理所得坐標(biāo)參數(shù)連同其代碼發(fā)送至后臺(tái)管理器、告之(通知)該待定位目標(biāo)所在位置的坐標(biāo)。在步驟I中所述使定位區(qū)域位于坐標(biāo)系內(nèi)，為了定位簡(jiǎn)捷、準(zhǔn)確，定位區(qū)域全部位于第一象限內(nèi)。在步驟4中所述設(shè)有信號(hào)處理芯片及代碼的待定位目標(biāo)(裝置)接收到各發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)及對(duì)應(yīng)(發(fā)射機(jī))的順序編號(hào)后，測(cè)定所收各發(fā)射機(jī)所發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度值，其所收各發(fā)射機(jī)所發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度值通過信號(hào)處理芯片直接測(cè)定。所述(帶信號(hào)接收、發(fā)射功能的)信號(hào)處理芯片為帶信號(hào)接收、發(fā)射功能的CC2530芯片。而在步驟5中所述匹配處理，其處理方法按以下方式進(jìn)行將步驟4所得的I或/和-I的數(shù)列與步驟3所建距離關(guān)系庫(kù)各基本單元中的數(shù)列進(jìn)行逐一對(duì)比，當(dāng)所得數(shù)列與距離關(guān)系庫(kù)內(nèi)一個(gè)基本單元中的數(shù)列對(duì)應(yīng)相同或?qū)?yīng)相同的標(biāo)記數(shù)量為最多時(shí)，則該基本單元中的坐標(biāo)位即為該待定位目標(biāo)所在的位置坐標(biāo)；當(dāng)所得數(shù)列與距離關(guān)系庫(kù)中存在兩個(gè)及其以上基本單元中的數(shù)列對(duì)應(yīng)相同或?qū)?yīng)相同的標(biāo)記數(shù)量均為最多時(shí)，則分別將各基本單元中相應(yīng)的縱、橫坐標(biāo)值的算數(shù)平均值作為該待定位目標(biāo)所在的位置坐標(biāo)。本發(fā)明方法通過在定位區(qū)域建立距離關(guān)系庫(kù)與實(shí)測(cè)的信號(hào)接收強(qiáng)度(RSSI)邏輯關(guān)系數(shù)列進(jìn)行匹配實(shí)現(xiàn)定位，從而大大降低了非參數(shù)定位處理方法的定位成本，并可通過簡(jiǎn)單地調(diào)整距離關(guān)系庫(kù)來控制定位分辨率與精度，以適應(yīng)不同環(huán)境、不同用戶的要求；本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有定位簡(jiǎn)便，數(shù)據(jù)采集量及定位成本大為降低，定位效率高、精度高(最聞定位精度可達(dá)0. 2m),以及有利于對(duì)大范圍內(nèi)的待測(cè)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確定位等特點(diǎn)。圖I.為本發(fā)明具體實(shí)施方式
定位區(qū)域結(jié)構(gòu)示意圖；圖2.為定位區(qū)域及其所在直角坐標(biāo)系結(jié)構(gòu)示意圖；圖3.為本發(fā)明具體實(shí)施方式
與背景技術(shù)采用離線采集RSSI數(shù)據(jù)方法定位的誤差曲線對(duì)比示意圖(直角坐標(biāo)圖)。
具體實(shí)施方式
圖2.為定位區(qū)域及其直角坐標(biāo)系結(jié)構(gòu)示意圖；圖中▲為待定位目標(biāo)在直角坐標(biāo)系中的實(shí)際位置，其準(zhǔn)確坐標(biāo)為(6. 5、1.5);待定位目標(biāo)上所設(shè)信號(hào)處理芯片為CC2530芯片。本實(shí)施方式具體定位方法包括步驟I.建立待定位區(qū)域直角坐標(biāo)系并設(shè)置信號(hào)發(fā)射機(jī)坐標(biāo)位將定位區(qū)域置于直角坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)，其中下邊沿設(shè)于X軸上、左側(cè)邊設(shè)于Y軸上，建立的直角坐標(biāo)系如附圖
2所示；在定位區(qū)域的上、下邊沿內(nèi)分別設(shè)置4個(gè)信號(hào)發(fā)射機(jī)，8個(gè)信號(hào)發(fā)射機(jī)在所建立的直直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位分別為Tef1 (0, 5), ref2 (4. 5, 5), ref3 (9, 5), ref4 (13. 5, 5), ref5 (13. 5, 0), ref6 (9, 0), ref7(4. 5，0)，ref8(0，0);并記錄在帶信號(hào)接收、發(fā)射功能型號(hào)為CC2530的信號(hào)處理芯片內(nèi)，待用；步驟2.設(shè)置各定位點(diǎn)并確定各定位點(diǎn)的坐標(biāo)位本實(shí)施方式設(shè)置各定位點(diǎn)與縱、橫相鄰定位點(diǎn)之間的距離均為0. 4米，將各定位點(diǎn)在定位區(qū)域內(nèi)按0. 4米的間距以縱向與 Y軸平行、橫向與X軸平行的方式排列，即在步驟I所建的直角坐標(biāo)系中各定位點(diǎn)在X軸方向的間距為Ax=O. 4(單位米)，在Y軸方向的間距為Ay = O. 4(單位米)；然后在步驟I所建的直角坐標(biāo)系中確定各定位點(diǎn)的坐標(biāo)位為kj (i Ax, j Ay) = (iX0. 4, jXO. 4),i=l,. . .，34，j=l，. . .，12，其中i為各定位點(diǎn)的列標(biāo)，j為各定位點(diǎn)的行標(biāo)，附圖二中結(jié)構(gòu)空缺處沒有定位點(diǎn)，即 Li5，i、L15,2、L16j x^ L16,2、L17j x^ L17,2、L18j ^ L18,2、L19a^ L19,2、L29,5、L29,6、L30,5、匕30，6、匕31，5、L3I, 6、L32，5、L32, 6、L33，5、^33,6、^34,5、^34,6 不存在，建立數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)刪除；步驟3.依次確定各定位點(diǎn)與所有信號(hào)發(fā)射機(jī)的距離并建立距離關(guān)系庫(kù)首先確定第一列第一行的定位點(diǎn)Lm (0. 4，0. 4)與8個(gè)信號(hào)發(fā)射機(jī)的距離，并將距離值按照8個(gè)信號(hào)發(fā)射機(jī)的標(biāo)記從ref: (0，5)到ref8 (0，0)排成一列，得到一個(gè)距離值數(shù)列(4. 6174，6. 1620,9. 7529，13. 8842，13. 1061,8. 6093,4. 1195,0. 5657)，首先將該距離值數(shù)列中的第一個(gè)距離值4. 6174與排在其后的所有距離值按照排列順序進(jìn)行比較，當(dāng)4. 6174 >后一距離值時(shí)比較結(jié)果記為1，當(dāng)4. 6174〈后一距離值時(shí)比較結(jié)果記為-1，則第一個(gè)距離值
4.6174與排在其后的距離值比較結(jié)果按照先后順序排序?yàn)?-1，-I, -I, -I, -I, 1，I)，再將該距離值數(shù)列中的第二個(gè)距離值6. 1620與排在其后的所有距離值按照排列順序進(jìn)行比較，得到的比較結(jié)果為(_1，-1，-1，-1，1，1)，直到距離值數(shù)列中倒數(shù)第二個(gè)距離值4. 1195與最后一個(gè)距離值0. 5657比較完畢記錄結(jié)果為(I)后，將所有的比較結(jié)果按照比較先后順序排成一列得(_1, _1, _1, _1, _1, I, I, _1, _1, _1, _1, I, I, _1, _1, I, I, I, I, I, I, I, I, I, I, I, I，I)，將該數(shù)列與第一列第一行的定位點(diǎn)Lm (0. 4，0. 4)的坐標(biāo)組合在一起、作為定位的一個(gè)基本單兀(-1，-I, -I, -I, -I, I, I, -I, -I, -I, -I, I, I, -I, -I, I, I, I, I, I, I, I, I, I, I, I, I, 1，0. 4，0. 4)，并將其存入距離關(guān)系庫(kù)；按以上方法將其余各定位點(diǎn)Lu所得的I或/和-I的數(shù)列與其相應(yīng)的坐標(biāo)組合在一起分別存入距離關(guān)系庫(kù)中、從而建立定位區(qū)域內(nèi)各定位點(diǎn)分別與各信號(hào)發(fā)射機(jī)之間對(duì)應(yīng)的距離關(guān)系庫(kù)、并存入步驟I所述信號(hào)處理芯片內(nèi)；步驟4.確定待定位裝置與各發(fā)射機(jī)之間的距離關(guān)系本實(shí)施方式有一個(gè)帶信號(hào)接收、發(fā)射功能的)信號(hào)處理芯片的待定位目標(biāo)位于定位區(qū)域內(nèi)，定位時(shí)首先使各信號(hào)發(fā)射機(jī)及待定位目標(biāo)上的信號(hào)處理芯片處于工作狀態(tài)；待定位目標(biāo)上的信號(hào)處理芯片接收到8個(gè)發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)及對(duì)應(yīng)(發(fā)射機(jī))的順序編號(hào)后，測(cè)定所收各發(fā)射機(jī)所發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度值，并將各強(qiáng)度值按發(fā)射機(jī)的順序編號(hào)從ref\(0，5)到re8(0，0)依次排成一列，本實(shí)施方式信號(hào)接收機(jī)測(cè)得的信號(hào)強(qiáng)度值依次為(-55，-62，-63，-65，-64，-63. 5，-65，-67)(單位dBm);首先將該信號(hào)強(qiáng)度值列的第一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值-55與排在其后的所有信號(hào)強(qiáng)度值按照排列順序進(jìn)行比較，當(dāng)-55 <后一信號(hào)強(qiáng)度值時(shí)比較結(jié)果記為1，當(dāng)-55〉后一信號(hào)強(qiáng)度值時(shí)比較結(jié)果記為-I，則第一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值-55與排在其后的信號(hào)強(qiáng)度值比較結(jié)果按照先后順序排序?yàn)?-1，-I, -I, -I, -I, -I, -I)，再將該信號(hào)強(qiáng)度值列的第二個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值-59與排在其后的所有信號(hào)強(qiáng)度值按照排列順序進(jìn)行比較，得到的比較結(jié)果為(-1，-I, -I, -I, -I, -I),直到信號(hào)強(qiáng)度值列中的倒數(shù)第二個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值-65與最后一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值-67比較完畢記錄結(jié)果為(-1)后，將所有的比較結(jié)果按照先后順序排成一列，得該信號(hào)處理芯片、亦即待定位目標(biāo)與各信號(hào)發(fā)射機(jī)之間對(duì)應(yīng)的距離關(guān)系的數(shù)列(-1，-I, -I, -I, -I, -I, -I, -I, -I, -I,-1，-I, I, -I, -I, -I, -I, -I, I, I, -I, -I, I, -I, -I, -I, -I, -I)，轉(zhuǎn)步驟 5 ；步驟5.匹配處理及坐標(biāo)參數(shù)的輸出將步驟4所得待定位目標(biāo)與各信號(hào)發(fā)射機(jī)之間對(duì)應(yīng)的距離關(guān)系數(shù)列輸入步驟3所建距離關(guān)系庫(kù)內(nèi)進(jìn)行匹配處理，其結(jié)果與步驟4所得數(shù)列對(duì)應(yīng)標(biāo)記相同的數(shù)量為最多的基本單元總共有4個(gè)，他們的坐標(biāo)分別為(6. 4，I. 2)、 (6. 8，I. 2)、(6. 8，I. 6)、(6. 8,2. 0)(單位米)，對(duì)他們的縱、橫坐標(biāo)分別取算數(shù)平均值得到其坐標(biāo)為(6. 7，I. 5)，待定位目標(biāo)上的信號(hào)處理芯片將該坐標(biāo)參數(shù)連同其代碼001發(fā)送至后臺(tái)管理器、告訴后臺(tái)管理人員該待定位目標(biāo)所在位置的具體坐標(biāo)。本發(fā)明方法與背景技術(shù)離線采集RSSI數(shù)據(jù)方法在圖I所示的待定位區(qū)域內(nèi)進(jìn)行多次定位對(duì)比實(shí)驗(yàn)，采用本方法定位其定位精度在3米以內(nèi)的概率為百分之九十五(參圖3中帶圓圈的曲線)、最高精度達(dá)0. 2m(米)；而采用背景技術(shù)離線RSSI數(shù)據(jù)庫(kù)定位的精度在3米以內(nèi)的概率為百分之六十五，兩種定位方法的定位結(jié)果統(tǒng)計(jì)曲線如附圖3所示；通過多次定位實(shí)驗(yàn)證明本發(fā)明的定位精度明顯高于背景技術(shù)的定位精度，且本發(fā)明方法定位簡(jiǎn)便，數(shù)據(jù)采集量及定位成本大為降低，定位效率高，并有利于對(duì)大范圍內(nèi)的待測(cè)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。
權(quán)利要求
1.一種基于距離關(guān)系庫(kù)及接收信號(hào)強(qiáng)度的定位方法，包括 步驟I.建立定位區(qū)域坐標(biāo)系并設(shè)置信號(hào)發(fā)射機(jī)坐標(biāo)建立定位區(qū)域中的直角坐標(biāo)系并使定位區(qū)域位于坐標(biāo)系內(nèi)；然后在定位區(qū)域內(nèi)設(shè)置各個(gè)信號(hào)發(fā)射機(jī)并確定各信號(hào)發(fā)射機(jī)在該坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)及其順序編號(hào)，并記錄在帶信號(hào)接收、發(fā)射功能的信號(hào)處理芯片內(nèi)，待用； 步驟2.設(shè)置各定位點(diǎn)并確定各定位點(diǎn)的坐標(biāo)根據(jù)定位要求確定各定位點(diǎn)與縱、橫相鄰定位點(diǎn)之間的距離，再將各定位點(diǎn)在定位區(qū)域內(nèi)按該間距以縱向與Y軸平行、橫向與X軸平行的方式排列，然后確定各定位點(diǎn)在步驟I所建直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)； 步驟3.依次確定各定位點(diǎn)與所有信號(hào)發(fā)射機(jī)的距離并建立距離關(guān)系庫(kù)首先確定任一定位點(diǎn)與各信號(hào)發(fā)射機(jī)的距離，并將所得距離值按信號(hào)發(fā)射機(jī)的編號(hào)順序依次排成一行后，先將該定位點(diǎn)與第一個(gè)信號(hào)發(fā)射機(jī)距離值與排在其后的各距離值按前后順序依次進(jìn)行比較，每當(dāng)與第一個(gè)信號(hào)發(fā)射機(jī)距離值 > 后一發(fā)射機(jī)距離值時(shí)記為1、而<后一發(fā)射機(jī)距離值時(shí)記為-1，再將與第二個(gè)信號(hào)發(fā)射機(jī)的距離值仍按上述方式與排在其后的各距離值按前后順序依次進(jìn)行比較并記錄，直至倒數(shù)第二個(gè)信號(hào)發(fā)射機(jī)的距離值與最后一個(gè)信號(hào)發(fā)射機(jī)的距離值比較并記錄完成后，將上述比較結(jié)果仍按其先后順序排列、得到一個(gè)I或/和-I的數(shù)列，然后將該數(shù)列與該定位點(diǎn)在直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)一并作為定位的一個(gè)基本單元，存入距離關(guān)系庫(kù)中；按以上方法將其余各定位點(diǎn)所得的I或/和-I的數(shù)列與其相應(yīng)的坐標(biāo)亦分別作為定位的基本單元存入距離關(guān)系庫(kù)中，從而建立定位區(qū)域內(nèi)各定位點(diǎn)分別與各信號(hào)發(fā)射機(jī)之間的對(duì)應(yīng)的距離關(guān)系庫(kù)、并存入步驟I所述信號(hào)處理芯片內(nèi)； 步驟4.確定待定位目標(biāo)與各發(fā)射機(jī)之間的距離關(guān)系當(dāng)設(shè)有信號(hào)處理芯片及代碼的待定位目標(biāo)接收到各發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)及對(duì)應(yīng)的順序編號(hào)后，測(cè)定所收各發(fā)射機(jī)所發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度值，并將各強(qiáng)度值按發(fā)射機(jī)的順序編號(hào)依次排成一行；再首先將位于第一個(gè)發(fā)射機(jī)信號(hào)的強(qiáng)度值與排在其后的各信號(hào)強(qiáng)度值按排列前后順序依次進(jìn)行比較，每當(dāng)?shù)谝粋€(gè)信號(hào)強(qiáng)度值<后一信號(hào)強(qiáng)度值時(shí)記為1、而>后一信號(hào)強(qiáng)度值時(shí)記為-I，然后將第二個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值按上述方式與排在其后的各信號(hào)強(qiáng)度值按前后順序依次進(jìn)行比較并記錄，直至倒數(shù)第二個(gè)信號(hào)的強(qiáng)度值與最后一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值比較并記錄完成后，將上述比較結(jié)果仍按其先后順序排列，得到一個(gè)I或/和-I的該信號(hào)處理芯片、亦即待定位目標(biāo)與各信號(hào)發(fā)射機(jī)之間對(duì)應(yīng)的距離關(guān)系的數(shù)列，轉(zhuǎn)步驟5 ； 步驟5.匹配處理及坐標(biāo)定位參數(shù)的輸出將步驟4所得待定位目標(biāo)與各信號(hào)發(fā)射機(jī)之間對(duì)應(yīng)的距離關(guān)系數(shù)列輸入步驟3所建距離關(guān)系庫(kù)內(nèi)進(jìn)行匹配處理，當(dāng)該數(shù)列僅與所建距離關(guān)系庫(kù)內(nèi)一個(gè)基本單元中的數(shù)列相匹配時(shí)、則該基本單元中的坐標(biāo)位即為待定位目標(biāo)所在位置的坐標(biāo)，當(dāng)該數(shù)列與所建距離關(guān)系庫(kù)內(nèi)幾個(gè)基本單元中的數(shù)列相匹配時(shí)、待定位目標(biāo)所在位置的坐標(biāo)則以這幾個(gè)基本單元中相應(yīng)縱、橫坐標(biāo)值的算數(shù)平均值作為該待定位目標(biāo)所在位置的坐標(biāo)；待定位目標(biāo)上的信號(hào)處理芯片將匹配處理所得坐標(biāo)參數(shù)連同其代碼發(fā)送至后臺(tái)管理器、告之待定位目標(biāo)所在位置的坐標(biāo)。
2.按權(quán)利要求I所述基于距離關(guān)系庫(kù)及接收信號(hào)強(qiáng)度的定位方法，其特征在于在步驟I中所述使定位區(qū)域位于坐標(biāo)系內(nèi)，為了定位簡(jiǎn)捷、準(zhǔn)確，定位區(qū)域全部位于第一象限內(nèi)。
3.按權(quán)利要求I所述基于距離關(guān)系庫(kù)及接收信號(hào)強(qiáng)度的定位方法，其特征在于在步驟4中所述測(cè)定所收各發(fā)射機(jī)所發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度值，所收各發(fā)射機(jī)所發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度值通過信號(hào)處理芯片直接測(cè)定。
4.按權(quán)利要求I或3所述基于距離關(guān)系庫(kù)及接收信號(hào)強(qiáng)度的定位方法，其特征在于所述信號(hào)處理芯片為帶信號(hào)接收、發(fā)射功能的CC2530芯片。
5.按權(quán)利要求I所述基于距離關(guān)系庫(kù)及接收信號(hào)強(qiáng)度的定位方法，其特征在于在步驟5中所述匹配處理，其處理方法按以下方式進(jìn)行將步驟4所得的I或/和-I的數(shù)列與步驟3所建距離關(guān)系庫(kù)各基本單元中的數(shù)列進(jìn)行逐一對(duì)比，當(dāng)所得數(shù)列與距離關(guān)系庫(kù)內(nèi)一個(gè)基本單元中的數(shù)列對(duì)應(yīng)相同或?qū)?yīng)相同的標(biāo)記數(shù)量為最多時(shí),則該基本單元中的坐標(biāo)位即 為該待定位目標(biāo)所在的位置坐標(biāo)；當(dāng)所得數(shù)列與距離關(guān)系庫(kù)中存在兩個(gè)及其以上基本單元中的數(shù)列對(duì)應(yīng)相同或?qū)?yīng)相同的標(biāo)記數(shù)量均為最多時(shí)，則分別將各基本單元中相應(yīng)的縱、橫坐標(biāo)值的算數(shù)平均值作為該待定位目標(biāo)所在的位置坐標(biāo)。
全文摘要
該發(fā)明屬于一種采用距離關(guān)系庫(kù)及接收信號(hào)強(qiáng)度的定位方法。包括建立定位區(qū)域坐標(biāo)系并設(shè)置信號(hào)發(fā)射機(jī)坐標(biāo)，設(shè)置各定位點(diǎn)并確定各定位點(diǎn)的坐標(biāo)，依次確定各定位點(diǎn)與所有信號(hào)發(fā)射機(jī)的距離并建立距離關(guān)系庫(kù)，確定待定位目標(biāo)與各發(fā)射機(jī)之間的距離關(guān)系，匹配處理及坐標(biāo)定位參數(shù)的輸出。該發(fā)明通過在定位區(qū)域建立距離關(guān)系庫(kù)與實(shí)測(cè)的信號(hào)接收強(qiáng)度的邏輯關(guān)系數(shù)列進(jìn)行匹配實(shí)現(xiàn)定位，大大降低了非參數(shù)定位方法的定位成本，并可控制定位分辨率與精度，以適應(yīng)不同環(huán)境、不同用戶的要求；與背景技術(shù)相比，具有定位簡(jiǎn)便，數(shù)據(jù)采集量及定位成本大為降低，定位效率高、精度高(最高定位精度可達(dá)0.2m)，以及有利于對(duì)大范圍內(nèi)的待測(cè)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確定位等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01S5/02GK102967848SQ20121049321
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者萬群, 段林甫, 魏合文, 韓慧珠, 楊琳莉, 李元琪, 游慶山 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué), 西南電子電信技術(shù)研究所