本發(fā)明涉及定位技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種信道模型公式修正方法、裝置及設(shè)備。
背景技術(shù):
定位是一種常用的技術(shù),現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于手機定位、汽車定位等多種領(lǐng)域。定位的方式有很多種,最常用的是利用信道模型公式來進行定位。
具體地,針對某一定位區(qū)域確定信道模型公式,信道模型公式包括該定位區(qū)域內(nèi)的已測量的節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0之間的距離、信號傳播特征以及信道衰減參數(shù)等,從而保證該信道模型公式可以表示信號傳播特征與距離的關(guān)聯(lián)關(guān)系,根據(jù)該信道模型公式,對該定位區(qū)域內(nèi)未知位置的節(jié)點nv進行定位時,測量節(jié)點nv與該定位區(qū)域內(nèi)任一已知位置的節(jié)點nu之間的信號傳播特征后,根據(jù)該信道模型公式和該信號傳播特征,計算出節(jié)點nu與節(jié)點nv之間的距離,從而根據(jù)節(jié)點nu的位置估計出節(jié)點nv的位置。
例如,該信道模型公式可以為:
但是,定位區(qū)域內(nèi)的無線信號的傳播環(huán)境經(jīng)常會發(fā)生變化,一旦發(fā)生變化,原先建立的信道模型公式將不能準確表示變化后傳播環(huán)境下的信號傳播特征與距離的關(guān)聯(lián)關(guān)系,如果仍采用原先的信道模型公式進行定位,會降低定位精度。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題,本發(fā)明實施例提供了一種信道模型公式修正方法、裝置及設(shè)備。所述技術(shù)方案如下:
第一方面,提供了一種信道模型公式修正方法,所述方法包括:
收集m組定位結(jié)果數(shù)據(jù),其中,第i組定位結(jié)果數(shù)據(jù)包括節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di和信號傳播特征pi,di和pi是根據(jù)信道模型公式及節(jié)點nu,i的位置對節(jié)點nv,i進行定位后得到的,所述信道模型公式用于表示信號傳播特征與距離的關(guān)聯(lián)關(guān)系,i表示定位次數(shù),i=1,2...m,u和v表示節(jié)點編號;
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播特征對所述信道模型公式進行修正,得到修正后的信道模型公式。
結(jié)合第一方面,在第一方面的第一種可能實現(xiàn)方式中,所述收集m組定位結(jié)果數(shù)據(jù),包括:
接收定位服務(wù)器發(fā)送的di和pi;或者,
接收節(jié)點nv,i發(fā)送的di和pi。
結(jié)合第一方面,在第一方面的第二種可能實現(xiàn)方式中,所述收集m組定位結(jié)果數(shù)據(jù),包括:
接收節(jié)點nv,i發(fā)送的位置信息和pi,所述位置信息用于指示節(jié)點nv,i的位置,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di。
結(jié)合第一方面,在第一方面的第三種可能實現(xiàn)方式中,所述收集m組定位結(jié)果數(shù)據(jù),包括:
接收節(jié)點nv,i發(fā)送的位置信息,并接收定位服務(wù)器發(fā)送的pi,所述位置信息用于指示節(jié)點nv,i的位置,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di。
結(jié)合第一方面,在第一方面的第四種可能實現(xiàn)方式中,所述收集m組定位結(jié)果數(shù)據(jù),包括:
接收節(jié)點nv,i發(fā)送的位置信息,并接收節(jié)點nu,i發(fā)送的pi,所述位置信息用于指示節(jié)點nv,i的位置,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di。
結(jié)合第一方面,在第一方面的第五種可能實現(xiàn)方式中,所述收集m組定位結(jié)果數(shù)據(jù),包括:
接收定位服務(wù)器發(fā)送的節(jié)點nv,i的位置信息和pi,所述位置信息用于指示節(jié)點nv,i的位置,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di。
結(jié)合第一方面,在第一方面的第六種可能實現(xiàn)方式中,所述收集m組定位結(jié)果數(shù)據(jù),包括:
接收定位服務(wù)器發(fā)送的節(jié)點nv,i的位置信息,并接收節(jié)點nv,i發(fā)送的pi,所述位置信息用于指示節(jié)點nv,i的位置,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di。
結(jié)合第一方面,在第一方面的第七種可能實現(xiàn)方式中,所述收集m組定位結(jié)果數(shù)據(jù),包括:
接收定位服務(wù)器發(fā)送的節(jié)點nv,i的位置信息,并接收節(jié)點nu,i發(fā)送的pi,所述位置信息用于指示節(jié)點nv,i的位置,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di。
結(jié)合第一方面,在第一方面的第八種可能實現(xiàn)方式中,所述信道模型公式為
其中,d0表示已測量的節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0之間的參考距離,p0表示節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0之間的參考信號強度,n表示信道衰減參數(shù),
所述根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播特征對所述信道模型公式進行修正,得到修正后的信道模型公式,包括:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的參考信號強度p0’:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的信道衰減參數(shù)n’:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的均方差σ’:
根據(jù)p0’、n’和σ’,得到修正后的信道模型公式
采用濾波平滑算法,對p0、n、σ、p0’、n’和σ’進行平滑處理,得到p0”、n”和σ”,根據(jù)p0”、n”和σ”得到修正后的信道模型公式
結(jié)合第一方面,在第一方面的第九種可能實現(xiàn)方式中,所述信道模型公式為
其中,d0表示已測量的節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0之間的參考距離,p0表示節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0之間的參考信號強度,α表示信道衰減參數(shù),
所述根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播特征對所述信道模型公式進行修正,得到修正后的信道模型公式,包括:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的參考信號強度p0’:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的信道衰減參數(shù)α’:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的均方差σ’:
根據(jù)p0’、α’和σ’,得到修正后的信道模型公式
采用濾波平滑算法,對p0、α、σ、p0’、α’和σ’進行平滑處理,得到p0”、α”和σ”,根據(jù)p0”、α”和σ”得到修正后的信道模型公式
結(jié)合第一方面,在第一方面的第十種可能實現(xiàn)方式中,所述信道模型公式為
其中,a表示第一加權(quán)參數(shù),b表示第二加權(quán)參數(shù),變量d表示節(jié)點nu與節(jié)點nv之間的距離,c為電磁波速率,變量pt表示節(jié)點nu與節(jié)點nv之間的信號傳播時間,
所述根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播特征對所述信道模型公式進行修正,得到修正后的信道模型公式,包括:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播時間,采用以下公式,計算修正后的第一加權(quán)參數(shù)α’:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播時間,采用以下公式,計算修正后的第二加權(quán)參數(shù)b’:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播時間,采用以下公式,計算修正后的均方差σ’:
根據(jù)a’、b’和σ’,得到修正后的信道模型公式
采用濾波平滑算法,對a、b、σ、α’、b’和σ’進行平滑處理,得到α”、b”和σ”,根據(jù)α”、b”和σ”得到修正后的信道模型公式
結(jié)合第一方面的任一種可能實現(xiàn)方式,在第一方面的第十一種可能實現(xiàn)方式中,所述濾波平滑算法為s”=x*s+(1-x)*s’;
其中,s表示原始參數(shù),s’表示對s進行修正后得到的修正參數(shù),s”表示對s和s’進行平滑處理后得到的參數(shù),x表示加權(quán)系數(shù),x為[0,1)范圍內(nèi)的數(shù);
或者,所述濾波平滑算法為
其中,j表示修正次數(shù),s表示原始參數(shù),s(j-i+1)’表示在第j-i+1次對s進行修正后得到的修正參數(shù),s(j)”表示在第j次修正時進行平滑處理后得到的參數(shù),x表示加權(quán)系數(shù),xi為[0,1)范圍內(nèi)的數(shù),且
第二方面,提供了一種信道模型公式修正裝置,所述裝置包括:
收集模塊,用于收集m組定位結(jié)果數(shù)據(jù),其中,第i組定位結(jié)果數(shù)據(jù)包括節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di和信號傳播特征pi,di和pi是根據(jù)信道模型公式及節(jié)點nu,i的位置對節(jié)點nv,i進行定位后得到的,所述信道模型公式用于表示信號傳播特征與距離的關(guān)聯(lián)關(guān)系,i表示定位次數(shù),i=1,2...m,u和v表示節(jié)點編號;
修正模塊,用于根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播特征對所述信道模型公式進行修正,得到修正后的信道模型公式。
結(jié)合第二方面,在第二方面的第一種可能實現(xiàn)方式中,所述收集模塊具體用于接收定位服務(wù)器發(fā)送的di和pi;或者,接收節(jié)點nv,i發(fā)送的di和pi。
結(jié)合第二方面,在第二方面的第二種可能實現(xiàn)方式中,所述收集模塊具體用于:
接收節(jié)點nv,i發(fā)送的位置信息和pi,所述位置信息用于指示節(jié)點nv,i的位置,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di。
結(jié)合第二方面,在第二方面的第三種可能實現(xiàn)方式中,所述收集模塊具體用于:
接收節(jié)點nv,i發(fā)送的位置信息,并接收定位服務(wù)器發(fā)送的pi,所述位置信息用于指示節(jié)點nv,i的位置,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di。
結(jié)合第二方面,在第二方面的第四種可能實現(xiàn)方式中,所述收集模塊具體用于:
接收節(jié)點nv,i發(fā)送的位置信息,并接收節(jié)點nu,i發(fā)送的pi,所述位置信息用于指示節(jié)點nv,i的位置,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di。
結(jié)合第二方面,在第二方面的第五種可能實現(xiàn)方式中,所述收集模塊具體用于:
接收定位服務(wù)器發(fā)送的節(jié)點nv,i的位置信息和pi,所述位置信息用于指示節(jié)點nv,i的位置,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di。
結(jié)合第二方面,在第二方面的第六種可能實現(xiàn)方式中,所述收集模塊具體用于:
接收定位服務(wù)器發(fā)送的節(jié)點nv,i的位置信息,并接收節(jié)點nv,i發(fā)送的pi,所述位置信息用于指示節(jié)點nv,i的位置,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di。
結(jié)合第二方面,在第二方面的第七種可能實現(xiàn)方式中,所述收集模塊具體用于:
接收定位服務(wù)器發(fā)送的節(jié)點nv,i的位置信息,并接收節(jié)點nu,i發(fā)送的pi,所述位置信息用于指示節(jié)點nv,i的位置,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di。
結(jié)合第二方面,在第二方面的第八種可能實現(xiàn)方式中,所述信道模型公式為
其中,d0表示已測量的節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0之間的參考距離,p0表示節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0之間的參考信號強度,n表示信道衰減參數(shù),
所述修正模塊用于:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的參考信號強度p0’:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的信道衰減參數(shù)n’:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的均方差σ’:
根據(jù)p0’、n’和σ’,得到修正后的信道模型公式
采用濾波平滑算法,對p0、n、σ、p0’、n’和σ’進行平滑處理,得到p0”、n”和σ”,根據(jù)p0”、n”和σ”得到修正后的信道模型公式
結(jié)合第二方面,在第二方面的第九種可能實現(xiàn)方式中,所述信道模型公式為
其中,d0表示已測量的節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0之間的參考距離,p0表示節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0之間的參考信號強度,α表示信道衰減參數(shù),
所述修正模塊用于:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的參考信號強度p0’:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的信道衰減參數(shù)α’:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的均方差σ’:
根據(jù)p0’、α’和σ’,得到修正后的信道模型公式
采用濾波平滑算法,對p0、α、σ、p0’、α’和σ’進行平滑處理,得到p0”、α”和σ”,根據(jù)p0”、α”和σ”得到修正后的信道模型公式
結(jié)合第二方面,在第二方面的第十種可能實現(xiàn)方式中,所述信道模型公式為
其中,α表示第一加權(quán)參數(shù),b表示第二加權(quán)參數(shù),變量d表示節(jié)點nu與節(jié)點nv之間的距離,c為電磁波速率,變量pt表示節(jié)點nu與節(jié)點nv之間的信號傳播時間,
所述修正模塊用于:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播時間,采用以下公式,計算修正后的第一加權(quán)參數(shù)α’:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播時間,采用以下公式,計算修正后的第二加權(quán)參數(shù)b’:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播時間,采用以下公式,計算修正后的均方差σ’:
根據(jù)a’、b’和σ’,得到修正后的信道模型公式
采用濾波平滑算法,對a、b、σ、a’、b’和σ’進行平滑處理,得到a”、b”和σ”,根據(jù)a”、b”和σ”得到修正后的信道模型公式
結(jié)合第二方面的任一種可能實現(xiàn)方式,在第二方面的第十一種可能實現(xiàn)方式中,所述濾波平滑算法為s”=x*s+(1-x)*s’;
其中,s表示原始參數(shù),s’表示對s進行修正后得到的修正參數(shù),s”表示對s和s’進行平滑處理后得到的參數(shù),x表示加權(quán)系數(shù),x為[0,1)范圍內(nèi)的數(shù);
或者,所述濾波平滑算法為
其中,j表示修正次數(shù),s表示原始參數(shù),s(j-i+1)’表示在第j-i+1次對s進行修正后得到的修正參數(shù),s(j)”表示在第j次修正時進行平滑處理后得到的參數(shù),x表示加權(quán)系數(shù),xi為[0,1)范圍內(nèi)的數(shù),且
第三方面,提供了一種信道模型公式修正設(shè)備,所述信道模型公式修正設(shè)備包括:接收器、發(fā)射器、存儲器和處理器,所述接收器、所述發(fā)射器和所述存儲器分別與所述處理器連接,所述存儲器存儲有程序代碼,所述處理器用于調(diào)用所述程序代碼,執(zhí)行以下操作:
收集m組定位結(jié)果數(shù)據(jù),其中,第i組定位結(jié)果數(shù)據(jù)包括節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di和信號傳播特征pi,di和pi是根據(jù)信道模型公式及節(jié)點nu,i的位置對節(jié)點nv,i進行定位后得到的,所述信道模型公式用于表示信號傳播特征與距離的關(guān)聯(lián)關(guān)系,i表示定位次數(shù),i=1,2...m,u和v表示節(jié)點編號;
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播特征對所述信道模型公式進行修正,得到修正后的信道模型公式。
結(jié)合第三方面,在第三方面的第一種可能實現(xiàn)方式中,所述信道模型公式修正設(shè)備為用戶設(shè)備或者服務(wù)器。
本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
本發(fā)明實施例提供的方法、裝置及設(shè)備,通過收集多組定位結(jié)果數(shù)據(jù),從而根據(jù)多組定位結(jié)果數(shù)據(jù)和信道模型公式,對信道模型公式進行修正,得到修正后的信道模型公式,能夠在無線信號的傳播環(huán)境發(fā)生變化時及時對信道模型公式進行修正,提高了定位精度。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案,下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發(fā)明實施例提供的一種定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是本發(fā)明實施例提供的一種定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3是本發(fā)明實施例提供的一種信道模型公式修正方法的流程圖;
圖4是本發(fā)明實施例提供的操作流程示意圖;
圖5是本發(fā)明實施例提供的操作流程示意圖;
圖6是本發(fā)明實施例提供的操作流程示意圖;
圖7是本發(fā)明實施例提供的操作流程示意圖;
圖8是本發(fā)明實施例提供的一種信道模型公式修正設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。
圖1是本發(fā)明實施例提供的一種定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖1,該定位系統(tǒng)包括:至少一個盲節(jié)點、錨節(jié)點和修正服務(wù)器,錨節(jié)點的位置已知,而盲節(jié)點的位置未知,盲節(jié)點可以向錨節(jié)點發(fā)送無線信號,或者接收錨節(jié)點發(fā)送的無線信號。至少一個盲節(jié)點與修正服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)連接。
其中,該信道模型公式用于表示信號傳播特征與距離的關(guān)聯(lián)關(guān)系,已知信號傳播特征后,即可根據(jù)該信道模型公式計算對應(yīng)的距離。
以節(jié)點nu表示錨節(jié)點,以節(jié)點nv表示盲節(jié)點,u和v表示節(jié)點編號,當要對節(jié)點nv進行定位時,可以獲取節(jié)點nv與節(jié)點nu之間的信號傳播特征pr,之后根據(jù)預(yù)先獲取的信道模型公式和該信號傳播特征pr,計算該節(jié)點nu與該節(jié)點nv之間的距離d,從而根據(jù)該節(jié)點nu的位置和計算出的距離d,估計出節(jié)點nv的位置。
進一步地,該信號傳播特征可以為信號強度或者信號傳播時間,節(jié)點nu與該節(jié)點nv之間的信號強度pr是指節(jié)點nu與該節(jié)點nv之間傳播的無線信號的信號強度。節(jié)點nu與該節(jié)點nv之間的信號傳播時間pt是指無線信號從節(jié)點nu和該節(jié)點nv中的發(fā)射方到接收方傳播的時間。
在本發(fā)明實施例中,為了避免在無線傳播環(huán)境發(fā)生變化時降低定位精度,設(shè)置了修正服務(wù)器,用于對信道模型公式進行修正。
該修正服務(wù)器用于收集m組定位結(jié)果數(shù)據(jù),根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播特征對信道模型公式進行修正,得到修正后的信道模型公式。其中,第i組定位結(jié)果數(shù)據(jù)包括節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di和信號傳播特征pi,di和pi是根據(jù)信道模型公式及節(jié)點nu,i的位置對節(jié)點nv,i進行定位后得到的,i表示定位次數(shù),i=1,2...m,u和v表示節(jié)點編號。
在實際應(yīng)用中,任一節(jié)點nv,i可以根據(jù)信道模型公式和節(jié)點nu,i的位置進行定位,定位完成時,可以將獲取到的di和pi上傳至修正服務(wù)器,修正服務(wù)器接收節(jié)點nv,i發(fā)送的di和pi。m次定位之后,修正服務(wù)器即可收集m組定位結(jié)果數(shù)據(jù),從而對信道模型公式進行修正?;蛘?,節(jié)點nv,i也可以將估計出的位置信息和pi上傳至修正服務(wù)器,該位置信息用于指示節(jié)點nv,i的位置,由修正服務(wù)器接收節(jié)點nv,i發(fā)送的位置信息和pi,根據(jù)節(jié)點nu,i和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di。m次定位之后,修正服務(wù)器即可收集m組定位結(jié)果數(shù)據(jù),從而對信道模型公式進行修正。
另外,上述實施例僅是以定位過程中節(jié)點nv,i作為無線信號的接收方,而節(jié)點nu,i作為無線信號的發(fā)送方為例,也即是由節(jié)點nv,i來測量pi,而在另一實施例中,節(jié)點nv,i可以作為無線信號的發(fā)送方,而節(jié)點nu,i作為無線信號的接收方,則節(jié)點nu,i測量pi后,可以向定位服務(wù)器發(fā)送pi,由定位服務(wù)器向修正服務(wù)器發(fā)送pi?;蛘?,節(jié)點nu,i測量pi后,可以向修正服務(wù)器發(fā)送pi,修正服務(wù)器可以接收節(jié)點nu,i發(fā)送的pi。
上述圖1所示的定位系統(tǒng)采用了分布式定位的方式,由每個盲節(jié)點自己根據(jù)測量信息計算自己的位置。而在另一種可能實現(xiàn)方式中,還可以采用集中式定位的方式,由定位服務(wù)器統(tǒng)一對盲節(jié)點進行定位,具體詳見下一實施例。
圖2是本發(fā)明實施例提供的一種定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖2,該定位系統(tǒng)包括:至少一個盲節(jié)點、錨節(jié)點、定位服務(wù)器和修正服務(wù)器,盲節(jié)點可以向錨節(jié)點發(fā)送無線信號,或者接收錨節(jié)點發(fā)送的無線信號,至少一個盲節(jié)點與修正服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)連接,定位服務(wù)器與修正服務(wù)器也可以通過網(wǎng)絡(luò)連接,或者,定位服務(wù)器與修正服務(wù)器可以位于同一服務(wù)器中,即定位服務(wù)器和修正服務(wù)器為同一服務(wù)器上的不同功能模塊。而錨節(jié)點可以與修正服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)連接,也可以不連接,且錨節(jié)點可以與定位服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)連接,也可以不連接。
以節(jié)點nu表示錨節(jié)點,以節(jié)點nv表示盲節(jié)點,當要對節(jié)點nv進行定位時,節(jié)點nv可以向定位服務(wù)器上傳測量到的節(jié)點nv與節(jié)點nu之間的信號傳播特征pr,定位服務(wù)器獲取信號傳播特征pr,之后根據(jù)預(yù)先獲取的信道模型公式和該信號傳播特征pr,計算該節(jié)點nv與節(jié)點nu之間的距離,從而根據(jù)該節(jié)點nu的位置和計算出的距離d,估計出節(jié)點nv的位置。
在本發(fā)明實施例中,為了避免在無線傳播環(huán)境發(fā)生變化時降低定位精度,設(shè)置了修正服務(wù)器,用于對信道模型公式進行修正。
在實際應(yīng)用中,每當定位服務(wù)器計算出任一節(jié)點nv,i的定位結(jié)果數(shù)據(jù)di和pi時,可以將獲取到的di和pi上傳至修正服務(wù)器,修正服務(wù)器接收定位服務(wù)器發(fā)送的di和pi。m次定位之后,修正服務(wù)器即可收集m組定位結(jié)果數(shù)據(jù),從而對信道模型公式進行修正。
需要說明的是,在同一定位系統(tǒng)中,分布式定位和集中式定位的方式可以混合存在。修正服務(wù)器既能夠收集分布式定位的盲節(jié)點的估計位置或距離以及對應(yīng)的信號傳播特征,也能夠收集定位服務(wù)器進行集中式定位得到的估計位置或距離以及對應(yīng)的信號傳播特征。而且,如果修正服務(wù)器支持位置估計,也可以收集盲節(jié)點測量得到的信號傳播特征,并估計盲節(jié)點的位置,計算出盲節(jié)點與錨節(jié)點之間的距離,從而得到定位結(jié)果數(shù)據(jù)。
圖3是本發(fā)明實施例提供的一種信道模型公式修正方法的流程圖。該發(fā)明實施例的執(zhí)行主體為修正服務(wù)器,參見圖3,該方法包括:
301、收集m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)。
本發(fā)明實施例中,可以為定位區(qū)域確定信道模型公式,該信道模型公式用于表示信號傳播特征與距離的關(guān)聯(lián)關(guān)系,根據(jù)該信道模型公式可以對任一未知位置的節(jié)點nv,i進行定位。相應(yīng)的,定位結(jié)果數(shù)據(jù)包括該定位區(qū)域內(nèi)的節(jié)點nv,i與節(jié)點nu,i之間的距離di和信號傳播特征pi。其中,節(jié)點nu,i可以為該定位區(qū)域內(nèi)任一已知位置的節(jié)點,本發(fā)明實施例對該節(jié)點nu,i也不做限定。其中,u和v表示節(jié)點編號,i表示定位次數(shù),i=1,2...m,每次定位時采用的節(jié)點nu,i和節(jié)點nv,i可以相同,也可以不同,本發(fā)明實施例對此也不做限定。
另外,該信號傳播特征pi可以為信號強度pri或者信號傳播時間pti,節(jié)點nv,i與節(jié)點nu,i之間的信號強度pri是指盲節(jié)點與錨節(jié)點之間傳播的無線信號的信號強度。節(jié)點nv,i與節(jié)點nu,i之間的信號傳播時間pti是指無線時間從節(jié)點nv,i和節(jié)點nu,i中的發(fā)射方到接收方傳播的時間。其中,在對節(jié)點nv,i進行定位的過程中,節(jié)點nv,i可以作為發(fā)射節(jié)點,節(jié)點nu,i作為接收節(jié)點,節(jié)點nv,i向節(jié)點nu,i發(fā)送無線信號,或者,節(jié)點nv,i可以作為接收節(jié)點,節(jié)點nu,i作為發(fā)射節(jié)點,節(jié)點nu,i向節(jié)點nv,i發(fā)送無線信號。本發(fā)明實施例對此不做限定。
節(jié)點nv,i向節(jié)點nu,i發(fā)送無線信號時,該信號強度pri是節(jié)點nu,i測量到的節(jié)點nv,i所發(fā)送信號的信號強度,該信號傳播時間pti是無線信號從節(jié)點nv,i到節(jié)點nu,i傳播的時間;節(jié)點nu,i向節(jié)點nv,i發(fā)送無線信號時,該信號強度pri是節(jié)點nv,i測量到的節(jié)點nu,i所發(fā)送信號的信號強度,該信號傳播時間pti是無線信號從節(jié)點nu,i到節(jié)點nv,i傳播的時間。
需要說明的是,本發(fā)明實施例僅是根據(jù)節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的信號傳播特征進行處理,而不限定無線信號由節(jié)點nu,i發(fā)送給節(jié)點nv,i,還是由節(jié)點nv,i發(fā)送給節(jié)點nu,i。
本發(fā)明實施例中,由于在定位區(qū)域內(nèi)物品的移動、人的運動等多種因素都會造成無線信號的傳播環(huán)境發(fā)生變化,而無線信號的傳播環(huán)境發(fā)生變化時,信道模型公式也應(yīng)當變化,否則會導(dǎo)致原始的信道模型公式不能準確表示變化后傳播環(huán)境下的信號傳播特征與距離的關(guān)聯(lián)關(guān)系,如果仍采用原始的信道模型公式進行定位,會降低定位精度。
考慮到定位區(qū)域內(nèi)的傳播環(huán)境發(fā)生變化時,通常是漸變的,環(huán)境變化所導(dǎo)致的變化會直接體現(xiàn)在定位結(jié)果數(shù)據(jù)中,即定位結(jié)果數(shù)據(jù)可以體現(xiàn)當前傳播環(huán)境下信號傳播特征與距離的關(guān)聯(lián)關(guān)系,因此可以在根據(jù)該信道模型公式進行定位的過程中,收集多組定位結(jié)果數(shù)據(jù),根據(jù)該多組定位結(jié)果數(shù)據(jù),對信道模型公式進行修正。
針對第i次定位,定位結(jié)果數(shù)據(jù)包括節(jié)點nv,i與節(jié)點nu,i之間的距離di和信號傳播特征pi,收集節(jié)點nv,i的定位結(jié)果數(shù)據(jù)的過程可以包括以下幾種情況:
第一種情況:節(jié)點nv,i在定位完成后將獲取到的定位結(jié)果數(shù)據(jù)di和pi發(fā)送給該修正服務(wù)器,由該修正服務(wù)器接收節(jié)點nv,i發(fā)送的di和pi,并存儲di和pi。
第二種情況:由定位服務(wù)器集中進行定位時,由定位服務(wù)器在定位完成后將di和pi發(fā)送給該修正服務(wù)器,由該修正服務(wù)器接收定位服務(wù)器發(fā)送的di和pi,并存儲距離di和信號傳播特征pi。
第三種情況:節(jié)點nv,i在定位完成后向修正服務(wù)器發(fā)送節(jié)點nv,i的位置信息和pi,該位置信息用于指示節(jié)點nv,i的位置。該修正服務(wù)器接收節(jié)點nv,i發(fā)送的位置信息和pi,并根據(jù)節(jié)點nv,i的位置和節(jié)點nu,i的位置,計算節(jié)點nv,i與節(jié)點nu,i之間的距離,從而得到di和pi。
第四種情況:由定位服務(wù)器集中進行定位時,節(jié)點nv,i在定位完成后向修正服務(wù)器發(fā)送節(jié)點nv,i的位置信息。定位服務(wù)器向修正服務(wù)器發(fā)送pi,該修正服務(wù)器接收節(jié)點nv,i發(fā)送的位置信息,并接收定位服務(wù)器發(fā)送的pi,并根據(jù)節(jié)點nv,i的位置和節(jié)點nu,i的位置,計算節(jié)點nv,i與節(jié)點nu,i之間的距離,從而得到di和pi。
第五種情況:節(jié)點nv,i在定位完成后向修正服務(wù)器發(fā)送節(jié)點nv,i的位置信息,節(jié)點nu,i向修正服務(wù)器發(fā)送定位時測量的pi,該修正服務(wù)器接收節(jié)點nv,i發(fā)送的位置信息,并接收節(jié)點nu,i發(fā)送的pi,并根據(jù)節(jié)點nv,i的位置和節(jié)點nu,i的位置,計算節(jié)點nv,i與節(jié)點nu,i之間的距離di,從而得到di和pi。
第六種情況:由定位服務(wù)器集中進行定位時,定位服務(wù)器在定位得到節(jié)點nv,i的位置信息和pi,向修正服務(wù)器發(fā)送節(jié)點nv,i的位置信息和pi。修正服務(wù)器接收定位服務(wù)器發(fā)送的節(jié)點nv,i的位置信息和pi,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di,從而得到di和pi。
第七種情況:由定位服務(wù)器集中進行定位時,定位服務(wù)器在定位得到節(jié)點nv,i的位置信息后發(fā)送給修正服務(wù)器,節(jié)點nv,i向修正服務(wù)器發(fā)送pi,則修正服務(wù)器接收定位服務(wù)器發(fā)送的節(jié)點nv,i的位置信息,并接收節(jié)點nv,i發(fā)送的pi,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di,從而得到di和pi。
第八種情況:由定位服務(wù)器集中進行定位時,定位服務(wù)器在定位得到節(jié)點nv,i的位置信息后發(fā)送給修正服務(wù)器,節(jié)點nu,i向修正服務(wù)器發(fā)送pi,則修正服務(wù)器接收定位服務(wù)器發(fā)送的節(jié)點nv,i的位置信息,并接收節(jié)點nu,i發(fā)送的pi,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di,從而得到di和pi。
需要說明的是,本發(fā)明實施例僅是以上述幾種收集方式為例進行說明,但并不對該修正服務(wù)器收集定位結(jié)果數(shù)據(jù)的方式構(gòu)成限定。
在實際應(yīng)用中,修正服務(wù)器根據(jù)定位時估算的節(jié)點nv,i位置和已知的節(jié)點nu,i的位置計算節(jié)點nv,i與節(jié)點nu,i之間的距離di,所計算出的距離di與節(jié)點nv,i與節(jié)點nu,i之間的實際距離ri的關(guān)系為:
進一步地,定位結(jié)果數(shù)據(jù)的數(shù)目m越多,修正結(jié)果的準確率越高,因此,在步驟301之后,步驟302之前,該方法還可以包括:修正服務(wù)器先獲取定位結(jié)果數(shù)據(jù)的數(shù)目,判斷該數(shù)目是否已達到預(yù)設(shè)閾值,如果該數(shù)目已達到預(yù)設(shè)閾值,即m等于預(yù)設(shè)閾值時,則進行修正,如果該數(shù)目未達到預(yù)設(shè)閾值,則繼續(xù)收集定位結(jié)果數(shù)據(jù),待收集的定位結(jié)果數(shù)據(jù)的數(shù)目達到預(yù)設(shè)閾值后,即收集到預(yù)設(shè)閾值組定位結(jié)果數(shù)據(jù)后,再進行修正,以保證修正結(jié)果的準確率。該預(yù)設(shè)閾值可以由技術(shù)人員在開發(fā)時設(shè)置,也可以由該修正服務(wù)器默認設(shè)置,本發(fā)明實施例對此不作限定。
302、根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播特征對信道模型公式進行修正,得到修正后的信道模型公式。
本發(fā)明實施例中,該信道模型公式中包含至少一項參數(shù)、距離變量和信號傳播特征變量,該至少一項參數(shù)可以為參考信號強度、參考信號傳播時間等,對該信道模型公式進行修正時需要對該信道模型公式中的至少一項參數(shù)進行修正。修正過程中,該修正服務(wù)器可以將m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)作為已知量,根據(jù)該信道模型公式,采用最小均方誤差準則或者其他統(tǒng)計方法,推導(dǎo)出用于計算參數(shù)的公式,根據(jù)該m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)并采用推導(dǎo)出的公式,計算出至少一項新的參數(shù)。
可選地,信道模型公式可以為以下三種的任一種:
第一種:信道模型公式為
其中,d0表示已測量的節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0之間的參考距離,p0表示節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0之間的參考信號強度,n表示信道衰減參數(shù),
節(jié)點n1,0和節(jié)點n2,0是指定位區(qū)域中用于進行測量的節(jié)點,可以由測量人員選擇,也可以自動從已知位置的節(jié)點中進行選擇。對節(jié)點n1,0和節(jié)點n2,0之間的距離以及之間傳播的無線信號進行測量,可以得到節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0之間的參考距離d0和參考信號強度p0,從而得到該信道模型公式。
第二種:信道模型公式為
其中,d0表示已測量的節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0之間的參考距離,p0表示節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0之間的參考信號強度,α表示信道衰減參數(shù),
第三種:信道模型公式為
其中,α表示第一加權(quán)參數(shù),b表示第二加權(quán)參數(shù),變量d表示節(jié)點nu與節(jié)點nv之間的距離,c為電磁波速率,變量pt表示節(jié)點nu與節(jié)點nv之間的信號傳播時間,
需要說明的是,在獲取信道模型公式時所測量的節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0與定位時的節(jié)點nu與節(jié)點nv位于同一定位區(qū)域內(nèi)。實際應(yīng)用時,可以將該節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0中的任一節(jié)點作為節(jié)點nu,即錨節(jié)點,基于節(jié)點nu對未知位置的任一節(jié)點nv進行定位,以提高信道模型公式的準確度?;蛘撸部梢詮脑摱ㄎ粎^(qū)域內(nèi)除該節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0之外的節(jié)點中選取一個節(jié)點作為節(jié)點nu,基于節(jié)點nu對未知位置的任一節(jié)點nv進行定位,本發(fā)明實施例對此不做限定。
相應(yīng)地,針對不同的信道模型公式,進行修正的方式也不同。該步驟302可以包括以下3021-3023中的任一項:
3021、針對上述第一種信道模型公式:
1、根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的參考信號強度p0’:
2、根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的信道衰減參數(shù)n’:
3、根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的均方差σ’:
執(zhí)行上述步驟1-3之后,該修正服務(wù)器可以根據(jù)p0’、n’和σ’,得到修正后的信道模型公式
需要說明的是,由于大量零均值隨機變量之和趨于零,易證明當m很大時,
3022、針對上述第二種信道模型公式:
1、根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的參考信號強度p0’:
2、根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的信道衰減參數(shù)α’:
3、根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的均方差σ’:
執(zhí)行上述步驟1-3之后,該修正服務(wù)器可以根據(jù)p0’、α’和σ’,得到修正后的信道模型公式
3023、針對上述第三種信道模型公式:
1、根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播時間,采用以下公式,計算修正后的第一加權(quán)參數(shù)a’:
2、根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播時間,采用以下公式,計算修正后的第二加權(quán)參數(shù)b’:
3、根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播時間,采用以下公式,計算修正后的均方差σ’:
執(zhí)行上述步驟1-3之后,該修正服務(wù)器可以根據(jù)α’、b’和σ’,得到修正后的信道模型公式
上述三種信道模型僅是以包含高斯隨機變量x為例,而實際上對于確定的信道模型:
需要說明的是,信道模型公式可以有多種,本發(fā)明實施例對修正的信道模型公式不作限定。且,每種信道模型公式均可包括多項參數(shù),該修正服務(wù)器可以對多個參數(shù)中的任一項或多項進行修正,本發(fā)明實施例對修正的參數(shù)不作限定。
進一步地,進行修正時可以采用預(yù)設(shè)修正算法,該預(yù)設(shè)修正算法可以為最大似然算法或者多邊形算法等,本發(fā)明實施例對此不作限定。
需要說明的是,上述步驟3021-3023中僅是以對信道模型公式中的參數(shù)進行修正以后,根據(jù)修正后的參數(shù)獲取修正后的信道模型公式。而在另一實施例中,由于僅根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度進行修正可能會出現(xiàn)誤差,因此為了提高修正準確率,在根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度計算出修正后的參數(shù)之后,也可以對原始的參數(shù)以及修正后的參數(shù)進行平滑處理,根據(jù)平滑處理后的參數(shù)獲取修正后的信道模型公式。
例如,針對于上述三種信道模型公式,該步驟302還可以包括:
第一種、計算得到p0’、n’和σ’后,采用濾波平滑算法,對p0、n、σ、p0’、n’和σ’進行平滑處理,得到p0”、n”和σ”,根據(jù)p0”、n”和σ”得到修正后的信道模型公式
第二種、計算得到p0’、α’和σ’后,采用濾波平滑算法,對p0、α、σ、p0’、α’和σ’進行平滑處理,得到p0”、α”和σ”,根據(jù)p0”、α”和σ”得到修正后的信道模型公式
第三種、計算得到a’、b’和σ’,采用濾波平滑算法,對a、b、σ、a’、b’和σ’進行平滑處理,得到a”、b”和σ”,根據(jù)a”、b”和σ”得到修正后的信道模型公式
進一步地,在一種可能的實現(xiàn)方式中,該濾波平滑算法可以為s”=x*s+(1-x)*s’:
其中,s表示原始參數(shù),s’表示對s進行修正后得到的修正參數(shù),s”表示對s和s’進行平滑處理后得到的參數(shù),x表示加權(quán)系數(shù),x為[0,1)范圍內(nèi)的數(shù),可選地,x=0.5。
在第二種可能的實現(xiàn)方式中,該濾波平滑算法還可以為
其中,j表示修正次數(shù),s表示原始參數(shù),s(j-i+1)’表示在第j-i+1次對s進行修正后得到的修正參數(shù),s(j)”表示在第j次修正時進行平滑處理后得到的參數(shù),x表示加權(quán)系數(shù),xi為[0,1)范圍內(nèi)的數(shù),且
需要說明的第一點是,對于任一信道模型公式的任一項參數(shù),均可以采用步驟上述濾波平滑算法進行平滑處理,本發(fā)明實施例對此不作限定。而且,對于同一定位系統(tǒng),上述兩種濾波平滑算法可以混合存在。例如,在定位系統(tǒng)剛啟動時,初始的參數(shù)通常通過離線測量確定,此時進行修正時可以采用較為復(fù)雜的濾波平滑算法,即上述第二種濾波平滑算法,在經(jīng)過一段時間的修正之后,再采用較為簡單的濾波平滑算法,即上述第一種濾波平滑算法。
需要說明的第二點是,一個定位區(qū)域內(nèi)可以設(shè)置多個錨節(jié)點nu。如果要根據(jù)定位確定的位置估算距離,在傳播環(huán)境發(fā)生變化時,會產(chǎn)生兩類偏差:無偏偏差和有偏偏差。
其中,無偏偏差會影響估算的結(jié)果,但是統(tǒng)計的數(shù)學(xué)期望沒有改變,比如信號強度的均方差變大,但是均值沒有變化(如人流量大時,信號波動大,人流量小時信號波動小),因此此類偏差不會影響修正的信道模型參數(shù),計算出來的參數(shù)是有參考價值的。
而有偏偏差不僅影響估計的結(jié)果,而且影響統(tǒng)計的數(shù)學(xué)期望,比如錨節(jié)點nu發(fā)射功率降低,或者周圍環(huán)境變化導(dǎo)致信號質(zhì)量下降,這樣會導(dǎo)致定位結(jié)果偏離特定的錨節(jié)點nu。根據(jù)此類偏差計算的信道模型參數(shù)是不準確的。然而由于傳播環(huán)境是漸變的,即改變的只是部分,這樣通過未變化的部分,即其余不受變化影響的錨節(jié)點,計算的位置統(tǒng)計值具有一定的準確度,其用于信道模型公式中參數(shù)的計算時計算出來的參數(shù)會比原來的值更準確。通過反復(fù)校正,可不斷逼近真正的準確值。
需要說明的第三點是,本發(fā)明實施例僅是以一個信道模型公式為例進行說明,而在實際應(yīng)用中,可以為不同的定位區(qū)域獲取不同的信道模型公式,相應(yīng)的,可以采用本發(fā)明實施例提供的修正方法,對任一信道模型公式進行修正,本發(fā)明實施例對此不作限定。
本發(fā)明實施例提供的方法,通過收集多組定位結(jié)果數(shù)據(jù),從而根據(jù)多組定位結(jié)果數(shù)據(jù)和信道模型公式,對信道模型公式進行修正,得到修正后的信道模型公式,能夠在無線信號的傳播環(huán)境發(fā)生變化時及時對信道模型公式進行修正,提高了定位精度。進一步地,采用濾波平滑算法進行平滑處理,提高了修正結(jié)果的準確率。
上述所有可選技術(shù)方案,可以采用任意結(jié)合形成本發(fā)明的可選實施例,在此不再一一贅述。
上述實施例僅是以修正服務(wù)器作為執(zhí)行主體為例進行說明,實際上,對信道模型公式進行修正的過程還可以由盲節(jié)點以及多個服務(wù)器協(xié)同執(zhí)行。
可選地,該方法的各個步驟的執(zhí)行主體可以包括以下幾種情況:
第一種情況:由盲節(jié)點進行定位,由第一服務(wù)器存儲信道模型公式,并對信道模型公式進行修正;也即是,將第一服務(wù)器作為修正服務(wù)器。
參見圖4,盲節(jié)點要進行定位時,向第一服務(wù)器發(fā)送參數(shù)請求,第一服務(wù)器向盲節(jié)點返回參數(shù)響應(yīng),該參數(shù)響應(yīng)攜帶信道模型公式的至少一項參數(shù),盲節(jié)點即可根據(jù)獲取到的參數(shù)確定信道模型公式,根據(jù)該信道模型公式進行定位,確定該盲節(jié)點的位置。
之后,盲節(jié)點可以將定位結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送給第一服務(wù)器,第一服務(wù)器可以收集多組定位結(jié)果數(shù)據(jù),根據(jù)多組定位結(jié)果數(shù)據(jù)計算修正后的參數(shù),從而對信道模型公式進行修正。
其中,該參數(shù)獲取請求可以攜帶盲節(jié)點的區(qū)域信息、子區(qū)域信息、參數(shù)類型等信息,本發(fā)明實施例對此不作限定。
參數(shù)類型表示要獲取到的參數(shù)的類型,如參考信號強度、信道衰減參數(shù)等。
區(qū)域信息可以為國家id(identity,序列號)+省id+市id+區(qū)域(街道、鎮(zhèn)、鄉(xiāng)等)id+建筑物id?;蛘撸搮?shù)獲取請求中也可以不攜帶區(qū)域信息。例如,該參數(shù)獲取請求需要經(jīng)過盲節(jié)點所在區(qū)域的網(wǎng)關(guān)進行轉(zhuǎn)發(fā)時,第一服務(wù)器可以根據(jù)通信的網(wǎng)關(guān)標識來確定盲節(jié)點所在的區(qū)域,此時該參數(shù)獲取請求中無需攜帶該區(qū)域信息?;蛘?,為不同的區(qū)域設(shè)置不同的第一服務(wù)器,一個第一服務(wù)器僅負責一個區(qū)域時,該參數(shù)獲取請求中無需攜帶該區(qū)域信息。
子區(qū)域信息可以為盲節(jié)點的坐標范圍、坐標點、錨節(jié)點標識等信息,本發(fā)明實施例對此不作限定。如果對不同的子區(qū)域或者錨節(jié)點設(shè)置不同的信道模型,則根據(jù)該子區(qū)域信息可以確定對應(yīng)的信道模型。
第二種情況:由盲節(jié)點進行定位,由第一服務(wù)器對信道模型公式進行修正,由第二服務(wù)器存儲信道模型公式。也即是,將第一服務(wù)器作為修正服務(wù)器。
參見圖5,盲節(jié)點要進行定位時,向第二服務(wù)器發(fā)送參數(shù)請求,第二服務(wù)器向盲節(jié)點返回參數(shù)響應(yīng),該參數(shù)響應(yīng)攜帶信道模型公式的至少一項參數(shù),盲節(jié)點即可根據(jù)獲取到的參數(shù)確定信道模型公式,根據(jù)該信道模型公式進行定位,確定該盲節(jié)點的位置。
之后,盲節(jié)點可以將定位結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送給第一服務(wù)器,第一服務(wù)器可以收集多組定位結(jié)果數(shù)據(jù),根據(jù)多組定位結(jié)果數(shù)據(jù)計算修正后的參數(shù)。而第二服務(wù)器可以實時或者周期性地向第一服務(wù)器發(fā)送參數(shù)更新請求,第一服務(wù)器向第二服務(wù)器返回參數(shù)更新響應(yīng),該參數(shù)更新響應(yīng)中攜帶修正后的參數(shù),第二服務(wù)器即可對參數(shù)進行更新,存儲修正后的參數(shù),以便后續(xù)可以將修正后的參數(shù)發(fā)送給待定位的盲節(jié)點。
其中,第一服務(wù)器可以僅計算得到修正后的參數(shù),發(fā)送給第二服務(wù)器,由第二服務(wù)器進行濾波平滑處理。
第三種情況:由第二服務(wù)器進行定位,由第一服務(wù)器存儲信道模型公式,并進行修正。也即是,將第一服務(wù)器作為修正服務(wù)器,將第二服務(wù)器作為定位服務(wù)器。
參見圖6,第三種情況與第一種情況類似,區(qū)別僅在于由第二服務(wù)器來確定盲節(jié)點的位置,并向第一服務(wù)器請求修正后的參數(shù),在此不再贅述。
第四種情況:由第二服務(wù)器進行定位,由第一服務(wù)器收集定位結(jié)果數(shù)據(jù),由第二服務(wù)器存儲信道模型公式,并根據(jù)定位結(jié)果數(shù)據(jù)進行修正。也即是,將第二服務(wù)器作為定位服務(wù)器,且將第一服務(wù)器和第二服務(wù)器作為修正服務(wù)器,其中第一服務(wù)器用于收集數(shù)據(jù),第二服務(wù)器用于修正。
參見圖7,第二服務(wù)器根據(jù)存儲的參數(shù),對盲節(jié)點進行定位,得到定位結(jié)果數(shù)據(jù),向第一服務(wù)器發(fā)送該定位結(jié)果數(shù)據(jù)。當?shù)谝环?wù)器收集到多組定位結(jié)果數(shù)據(jù)后,發(fā)送給第二服務(wù)器,第二服務(wù)器即可根據(jù)多組定位結(jié)果數(shù)據(jù)進行修正。之后即可根據(jù)修正后的信道模型公式對盲節(jié)點進行定位。
第五種情況:由第二服務(wù)器進行定位,由第二服務(wù)器存儲信道模型公式,并收集定位結(jié)果數(shù)據(jù),對信道模型公式進行修正。也即是,將第一服務(wù)器作為定位服務(wù)器,將第二服務(wù)器作為修正服務(wù)器。
本發(fā)明實施例提供的第一服務(wù)器與第二服務(wù)器位于同一服務(wù)器中。具體地,服務(wù)器中可以包括多個功能模塊,如用于進行位置估計的定位模塊、用于收集定位結(jié)果數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模塊、用于進行修正的修正模塊,數(shù)據(jù)模塊可以將定位結(jié)果數(shù)據(jù)傳遞給修正模塊,修正模塊修正得到新的信道模型公式后,定位模塊可以根據(jù)修正模塊修正后的信道模型公式進行定位。
當然,除上述幾種情況之外,還可以采用其他情況的執(zhí)行主體來執(zhí)行本發(fā)明實施例提供的步驟,本發(fā)明實施例對此不作限定。
實際應(yīng)用中,可以重新進行離線測量,來修正信道模型公式,但離線測量的工作量非常大,增加了維護成本,如果過于頻繁地進行離線測量,將會極大增加定位系統(tǒng)的維護成本,而如果進行離線測量的時間間隔較長,又會導(dǎo)致定位精度下降。
或者,還可以在已知位置上部署測量節(jié)點,由測量節(jié)點來進行測量,測量到的數(shù)據(jù)可以用于對信道模型公式進行修正。但部署測量節(jié)點會大大增加建設(shè)成本。若測量節(jié)點的數(shù)量過多,則增加的建設(shè)成本非常高,若測量節(jié)點過少,會導(dǎo)致修正不準確,導(dǎo)致定位精度下降。
與上述方案相比,本發(fā)明實施例所提供的方法,能夠解決信道模型公式有效性隨環(huán)境變化而下降的問題,能夠?qū)π诺滥P凸竭M行準確的更新,并且避免對定位系統(tǒng)增加太多建設(shè)成本和維護成本,顯著提高了定位性能。
圖8是本發(fā)明實施例提供的一種信道模型公式修正設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖,參見圖8,該信道模型公式修正設(shè)備包括:接收器801、發(fā)射器802、存儲器803和處理器804,該接收器801、該發(fā)射器802和該存儲器803分別與該處理器804連接,該存儲器803存儲有程序代碼,該處理器804用于調(diào)用該程序代碼,執(zhí)行以下操作:
收集m組定位結(jié)果數(shù)據(jù),其中,第i組定位結(jié)果數(shù)據(jù)包括節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di和信號傳播特征pi,di和pi是根據(jù)信道模型公式及節(jié)點nu,i的位置對節(jié)點nv,i進行定位后得到的,該信道模型公式用于表示信號傳播特征與距離的關(guān)聯(lián)關(guān)系,i表示定位次數(shù),i=1,2...m,u和v表示節(jié)點編號;
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播特征對該信道模型公式進行修正,得到修正后的信道模型公式。
在第一種可能實現(xiàn)方式中,信道模型公式修正設(shè)備為用戶設(shè)備或者服務(wù)器。也即是,本發(fā)明實施例提供的信道模型公式修正方法可以由進行定位的用戶設(shè)備執(zhí)行,也可以由任一服務(wù)器執(zhí)行,本發(fā)明實施例對此不作限定。
在第二種可能實現(xiàn)方式中,該處理器804還用于調(diào)用該程序代碼,執(zhí)行以下操作:
通過接收器801,接收定位服務(wù)器發(fā)送的di和pi;或者,
通過接收器801,接收節(jié)點nv,i發(fā)送的di和pi。
在第三種可能實現(xiàn)方式中,該處理器804還用于調(diào)用該程序代碼,通過接收器801,執(zhí)行以下操作:
接收節(jié)點nv,i發(fā)送的位置信息和pi,該位置信息用于指示節(jié)點nv,i的位置,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di;或者,
接收節(jié)點nv,i發(fā)送的位置信息,并接收定位服務(wù)器發(fā)送的pi,該位置信息用于指示節(jié)點nv,i的位置,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di;或者,
接收節(jié)點nv,i發(fā)送的位置信息,并接收節(jié)點nu,i發(fā)送的pi,該位置信息用于指示節(jié)點nv,i的位置,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di;或者,
接收定位服務(wù)器發(fā)送的節(jié)點nv,i的位置信息和pi,該位置信息用于指示節(jié)點nv,i的位置,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di;或者,
接收定位服務(wù)器發(fā)送的節(jié)點nv,i的位置信息,并接收節(jié)點nv,i發(fā)送的pi,該位置信息用于指示節(jié)點nv,i的位置,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di;或者,
接收定位服務(wù)器發(fā)送的節(jié)點nv,i的位置信息,并接收節(jié)點nu,i發(fā)送的pi,該位置信息用于指示節(jié)點nv,i的位置,根據(jù)節(jié)點nu,i的位置和節(jié)點nv,i的位置,計算節(jié)點nu,i與節(jié)點nv,i之間的距離di。
在第四種可能實現(xiàn)方式中,該信道模型公式為
其中,d0表示已測量的節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0之間的參考距離,p0表示節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0之間的參考信號強度,n表示信道衰減參數(shù),
該處理器804還用于調(diào)用該程序代碼,執(zhí)行以下操作:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的參考信號強度p0’:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的信道衰減參數(shù)n’:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的均方差σ’:
根據(jù)p0’、n’和σ’,得到修正后的信道模型公式
采用濾波平滑算法,對p0、n、σ、p0’、n’和σ’進行平滑處理,得到p0”、n”和σ”,根據(jù)p0”、n”和σ”得到修正后的信道模型公式
在第五種可能實現(xiàn)方式中,該信道模型公式為
其中,d0表示已測量的節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0之間的參考距離,p0表示節(jié)點n1,0與節(jié)點n2,0之間的參考信號強度,α表示信道衰減參數(shù),
該處理器804還用于調(diào)用該程序代碼,執(zhí)行以下操作:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的參考信號強度p0’:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的信道衰減參數(shù)α’:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號強度,采用以下公式,計算修正后的均方差σ’:
根據(jù)p0’、α’和σ’,得到修正后的信道模型公式
采用濾波平滑算法,對p0、α、σ、p0’、α’和σ’進行平滑處理,得到p0”、α”和σ”,根據(jù)p0”、α”和σ”得到修正后的信道模型公式
在第六種可能實現(xiàn)方式中,該信道模型公式為
其中,a表示第一加權(quán)參數(shù),b表示第二加權(quán)參數(shù),變量d表示節(jié)點nu與節(jié)點nv之間的距離,c為電磁波速率,變量pt表示節(jié)點nu與節(jié)點nv之間的信號傳播時間,
該處理器804還用于調(diào)用該程序代碼,執(zhí)行以下操作:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播時間,采用以下公式,計算修正后的第一加權(quán)參數(shù)a’:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播時間,采用以下公式,計算修正后的第二加權(quán)參數(shù)b’:
根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播時間,采用以下公式,計算修正后的均方差σ’:
根據(jù)a’、b’和σ’,得到修正后的信道模型公式
采用濾波平滑算法,對a、b、σ、a’、b’和σ’進行平滑處理,得到a”、b”和σ”,根據(jù)a”、b”和σ”得到修正后的信道模型公式
在第七種可能實現(xiàn)方式中,該濾波平滑算法為s”=x*s+(1-x)*s’;
其中,s表示原始參數(shù),s’表示對s進行修正后得到的修正參數(shù),s”表示對s和s’進行平滑處理后得到的參數(shù),x表示加權(quán)系數(shù),x為[0,1)范圍內(nèi)的數(shù);
或者,該濾波平滑算法為
其中,j表示修正次數(shù),s表示原始參數(shù),s(j-i+1)’表示在第j-i+1次對s進行修正后得到的修正參數(shù),s(j)”表示在第j次修正時進行平滑處理后得到的參數(shù),x表示加權(quán)系數(shù),xi為[0,1)范圍內(nèi)的數(shù),且
在本發(fā)明實施例中,該處理器804可以包括收集模塊和修正模塊,收集模塊用于收集m組定位結(jié)果數(shù)據(jù),修正模塊用于根據(jù)m組定位結(jié)果數(shù)據(jù)中的距離和信號傳播特征對該信道模型公式進行修正,得到修正后的信道模型公式。
其中,針對于信道模型公式
針對于信道模型公式
針對于信道模型公式
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成,也可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成,所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質(zhì)中,上述提到的存儲介質(zhì)可以是只讀存儲器,磁盤或光盤等。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。