本發(fā)明涉及通信定位技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于室內(nèi)定位的輔助方法。

背景技術(shù)：

目前，智能手持終端主要通過GPS或者北斗進(jìn)行定位，在信號(hào)未受遮擋的區(qū)域具有較高的定位精度，但在室內(nèi)或者某些室外區(qū)域(如建筑物較為密集)定位精度很低甚至不能夠定位。常見的室內(nèi)無線定位技術(shù)還有：Wi-Fi、藍(lán)牙、紅外線、超寬帶、RFID、超聲波等。隨著智能手機(jī)或其他智能手持終端的發(fā)展，通過掃描定位設(shè)備的無線電波、光學(xué)或聲波信號(hào)，測(cè)量定位設(shè)備的與手持設(shè)備之間的位置關(guān)系，然后利用定位算法即可計(jì)算出智能手持設(shè)備的實(shí)時(shí)位置，但這些室內(nèi)定位算法的精度容易受到環(huán)境變化以及定位設(shè)備本身的不穩(wěn)定性的影響，所以需要設(shè)計(jì)一套輔助方法和裝置，能夠根據(jù)環(huán)境的變化來實(shí)時(shí)調(diào)整室內(nèi)定位算法的相關(guān)參數(shù)，提高室內(nèi)定位的精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種提高室內(nèi)定位精度的用于室內(nèi)定位的輔助方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用于室內(nèi)定位的輔助方法，其包括以下步驟：

101、確定利用信號(hào)強(qiáng)度值RSSI進(jìn)行定位的室內(nèi)定位方法，例如藍(lán)牙，WIFI，ZigBee等，所述室內(nèi)定位中的信標(biāo)點(diǎn)會(huì)周期性的的持續(xù)發(fā)射信號(hào)；

102、根據(jù)室內(nèi)定位算法所應(yīng)用的實(shí)際環(huán)境，確定出信標(biāo)點(diǎn)數(shù)量以及放置的位置，并初始化定位參數(shù)；

103、根據(jù)步驟102信標(biāo)點(diǎn)的位置確定輔助裝置的位置，輔助裝置應(yīng)包含接收部分和發(fā)送部分，接收部分能夠接收定位裝置的信號(hào)并檢測(cè)其信號(hào)強(qiáng)度，發(fā)送部分能夠通過有線或無線的方式與定位服務(wù)器進(jìn)行通信；

104、根據(jù)信標(biāo)點(diǎn)與輔助裝置的距離以及輔助裝置接收到信標(biāo)點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度，定位服務(wù)器會(huì)實(shí)時(shí)的調(diào)整步驟101室內(nèi)定位算法中各參數(shù)的值并實(shí)現(xiàn)未知節(jié)點(diǎn)的定位。

進(jìn)一步的，根據(jù)室內(nèi)定位算法所應(yīng)用的實(shí)際環(huán)境，確定出信標(biāo)點(diǎn)數(shù)量以及放置的位置，并初始化定位參數(shù)具體包括：

步驟2-1：根據(jù)實(shí)際環(huán)境確定出信標(biāo)個(gè)數(shù)以及位置，并建立坐標(biāo)系，n個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，…，(x_n，y_n)，未知節(jié)點(diǎn)即手持終端坐標(biāo)為(x，y)；

步驟2-2:信標(biāo)節(jié)點(diǎn)周期性向手持終端發(fā)送包含自身ID等信息的數(shù)據(jù)包；

步驟2-3:手持終端在收到同一ID的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)包后，從中提取出收到該幀數(shù)據(jù)的信號(hào)強(qiáng)度值RSSI，當(dāng)收到某個(gè)ID的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)超過一定閾值X后，對(duì)這X個(gè)RSSI值進(jìn)行濾波算法去除奇異點(diǎn)，然后求平均值得到該ID的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的RSSI值，然后使用RSSI測(cè)距公式RSSI＝A－10nlg(d)導(dǎo)出距離d，A表示距離信標(biāo)1米處的RSSI值，n為路徑損耗指數(shù)，這樣就得到了手持終端和某ID的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離；對(duì)所有信標(biāo)節(jié)點(diǎn)都采用這種方法進(jìn)行處理，得到k個(gè)距離d₁，d₂，…，d_k，最后手持終端記錄下所有可用信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)的距離數(shù)據(jù)；

步驟2-4:通過線性回歸分析來估計(jì)參數(shù)A和n的值；

步驟2-5:把根據(jù)實(shí)際環(huán)境建立的坐標(biāo)系，各個(gè)信標(biāo)的坐標(biāo)，各個(gè)輔助裝置與信標(biāo)的距離，測(cè)距公式RSSI＝A－10nlg(d)以及公式中的參數(shù)A和n等數(shù)據(jù)全部存放在定位系統(tǒng)的服務(wù)器端。

進(jìn)一步的，步驟2-4:通過過線性回歸分析來估計(jì)參數(shù)A和n的值具體為：

RSSI值在超過一定距離以后基本趨于平緩，對(duì)每組信標(biāo)只采用前m組測(cè)量數(shù)據(jù)(RSSI_i，d_i)，i＝1，2，3，…，m使用線性回歸分析，代入式(1)～式(5)，得出A和n；這樣就得到了實(shí)際環(huán)境中的測(cè)距模型RSSI，

ρ_i＝-10lgd_i,i＝1,2,…,m (1)

$n=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}({\mathrm{\ρ}}_i-\stackrel{\‾}{\mathrm{\ρ}}){\mathrm{RSSI}}_i/\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{({\mathrm{\ρ}}_i-\stackrel{\‾}{\mathrm{\ρ}})}^2---\left(2\right)$

$A=\stackrel{\‾}{RSSI}-n\stackrel{\‾}{\mathrm{\ρ}}---\left(3\right)$

其中

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\ρ}}=\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{\mathrm{\ρ}}_i---\left(4\right)$

ρ是數(shù)學(xué)擬合公式的中間值。

進(jìn)一步的，步驟104根據(jù)信標(biāo)點(diǎn)與輔助裝置的距離以及輔助裝置接收到信標(biāo)點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度來實(shí)時(shí)的調(diào)整步驟101室內(nèi)定位算法中各參數(shù)的值并實(shí)現(xiàn)未知節(jié)點(diǎn)的定位具體包括步驟：

步驟4-1:每個(gè)信標(biāo)對(duì)應(yīng)的輔助裝置布設(shè)在距離信標(biāo)1米處，輔助裝置接收到對(duì)應(yīng)的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包后，從中提取出收到該幀數(shù)據(jù)的信號(hào)強(qiáng)度值RSSI，式(3)中的A是距離信標(biāo)1米處的RSSI擬合值，輔助裝置接收到RSSI實(shí)測(cè)值后，把實(shí)測(cè)值發(fā)送到定位系統(tǒng)的服務(wù)器端，服務(wù)器會(huì)實(shí)時(shí)修正A的大小，調(diào)整測(cè)距公式；

步驟4-2:然后根據(jù)手持終端測(cè)得的RSSI值，建立信標(biāo)節(jié)點(diǎn)與手持終端的距離方程組，其中d1，d2，……dn為手持終端到信標(biāo)的距離。

進(jìn)一步的，采用最小二乘法求解步驟4-2信標(biāo)節(jié)點(diǎn)與手持終端的距離方程組，得到手持終端坐標(biāo)的計(jì)算值。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果如下：

本發(fā)明通過輔助裝置來接收定位設(shè)備信號(hào)的實(shí)時(shí)變化，輔助裝置包含接收部分和發(fā)送部分，接收部分能夠接收定位裝置的信號(hào)并檢測(cè)其信號(hào)強(qiáng)度，發(fā)送部分能夠通過有線或無線的方式與服務(wù)器端進(jìn)行通信。輔助裝置將信號(hào)的實(shí)時(shí)變化變化反饋給定位系統(tǒng)中的服務(wù)器端，服務(wù)器端根據(jù)信號(hào)的變化來調(diào)整定位算法，提高定位算法的精度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供優(yōu)選實(shí)施例實(shí)驗(yàn)室走廊的RSSI與距離d的關(guān)系曲線；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明定位系統(tǒng)流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

本發(fā)明系統(tǒng)采用藍(lán)牙定位系統(tǒng)對(duì)輔助裝置進(jìn)行說明，藍(lán)牙定位的具體按以下步驟進(jìn)行：

步驟1：根據(jù)實(shí)際環(huán)境確定信標(biāo)個(gè)數(shù)以及位置，并建立合適的坐標(biāo)系。n個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，…，(x_n，y_n)，手持終端(未知節(jié)點(diǎn))坐標(biāo)為(x，y)。

步驟2:信標(biāo)節(jié)點(diǎn)周期性向手持終端發(fā)送包含自身ID信息的數(shù)據(jù)包。

步驟3:手持終端在收到同一ID的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)包后，從中提取出收到該幀數(shù)據(jù)的信號(hào)強(qiáng)度值RSSI，當(dāng)收到某個(gè)ID的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)包超過一定閾值(假設(shè)為X)后，對(duì)這X個(gè)值進(jìn)行濾波算法去除奇異點(diǎn)，然后求平均值得到最終的該ID的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的RSSI值，然后使用RSSI測(cè)距公式RSSI＝A－10nlg(d)導(dǎo)出距離d，這樣就得到了手持終端和某ID的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離。對(duì)所有信標(biāo)節(jié)點(diǎn)都采用這種方法進(jìn)行處理，得到n個(gè)距離d₁，d₂，…，d_n。最后手持終端記錄下所有信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)的距離數(shù)據(jù)。

步驟4:通過過線性回歸分析來估計(jì)參數(shù)A和n的值，因?yàn)镽SSI值在超過10m以后基本趨于平緩，不再符合接收信號(hào)強(qiáng)度隨著距離增大而衰減的規(guī)律。所以為保證測(cè)距精度，對(duì)每組信標(biāo)只采用前10m測(cè)量數(shù)據(jù)，即14m以內(nèi)的測(cè)量數(shù)據(jù)(RSSI_i，d_i)，i＝1，2，3，…，70使用線性回歸分析，代入式(1)～式(5)，得出A和n。這樣就得到了實(shí)際環(huán)境中的測(cè)距模型RSSI。

ρ_i＝-10lgd_i,i＝1,2,…,m (1)

$n=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}({\mathrm{\ρ}}_i-\stackrel{\‾}{\mathrm{\ρ}}){\mathrm{RSSI}}_i/\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{({\mathrm{\ρ}}_i-\stackrel{\‾}{\mathrm{\ρ}})}^2---\left(2\right)$

$A=\stackrel{\‾}{RSSI}-n\stackrel{\‾}{\mathrm{\ρ}}---\left(3\right)$

其中

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\ρ}}=\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{\mathrm{\ρ}}_i---\left(4\right)$

$\stackrel{\‾}{RSSI}=\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{\mathrm{RSSI}}_i---\left(5\right)$

步驟5:把根據(jù)實(shí)際環(huán)境建立的坐標(biāo)系，各個(gè)信標(biāo)的坐標(biāo)，各個(gè)輔助裝置與信標(biāo)的距離，測(cè)距公式RSSI＝A－10nlg(d)以及公式中的參數(shù)A和n等數(shù)據(jù)全部存放在定位系統(tǒng)的服務(wù)器端。

步驟6:每個(gè)信標(biāo)對(duì)應(yīng)的輔助裝置布設(shè)在距離信標(biāo)1米處，輔助裝置接收到對(duì)應(yīng)的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包后，從中提取出收到該幀數(shù)據(jù)的信號(hào)強(qiáng)度值RSSI。式(3)中的A是距離信標(biāo)1米處的RSSI擬合值，輔助裝置接收到RSSI實(shí)測(cè)值后，把實(shí)測(cè)值發(fā)送到定位系統(tǒng)的服務(wù)器端，服務(wù)器會(huì)實(shí)時(shí)修正A的大小，調(diào)整測(cè)距公式，提高定位的精度，如圖2所示。例如，在研究實(shí)驗(yàn)室走廊的定位算法中，RSSI＝A－10nlg(d)圖形如圖1中藍(lán)色曲線所示。根據(jù)輔助裝置實(shí)時(shí)修正A的值后，定位算法的曲線如圖1調(diào)整為綠色和紅色虛線。

如圖3，本實(shí)施例采用藍(lán)牙信標(biāo)定位系統(tǒng)，系統(tǒng)中包括藍(lán)牙信標(biāo)定位裝置，藍(lán)牙信標(biāo)裝置會(huì)持續(xù)的發(fā)送周期性藍(lán)牙信號(hào)；手持終端主要用來接收藍(lán)牙信號(hào)和顯示定位結(jié)果；服務(wù)器端主要用來計(jì)算定位結(jié)果和修正定位算法；輔助裝置主要用來接收實(shí)時(shí)的藍(lán)牙信號(hào)，并把結(jié)果反饋給服務(wù)器端。具體實(shí)施例如下所述：

測(cè)試實(shí)例為實(shí)驗(yàn)室走廊，通過藍(lán)牙信標(biāo)裝置發(fā)出的周期性藍(lán)牙信號(hào)來對(duì)手持終端用戶進(jìn)行定位，其中信標(biāo)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如圖所示：

1、通過式(1)～式(5)擬合出A和n的值，帶入測(cè)距公式RSSI＝A－10nlg(d)中，并把擬合出的數(shù)據(jù)放在定位服務(wù)器端。

2、在距離信標(biāo)1米遠(yuǎn)處放置定位輔助裝置，因?yàn)闇y(cè)距公式中A就代表1米遠(yuǎn)處信標(biāo)發(fā)出的藍(lán)牙信號(hào)的RSSI值，把輔助裝置接收到的藍(lán)牙信號(hào)RSSI實(shí)時(shí)值發(fā)送到服務(wù)器端，在服務(wù)器端調(diào)整A的值并修正測(cè)距公式。

3、待定位的手持終端持續(xù)接收到定位系統(tǒng)中各信標(biāo)的RSSI實(shí)時(shí)值，并把RSSI的實(shí)時(shí)值發(fā)送到定位服務(wù)器端，定位服務(wù)器端利用修正后的測(cè)距公式對(duì)手持終端的位置進(jìn)行計(jì)算，并把結(jié)果發(fā)送給手持終端，最終顯示給用戶。

以上這些實(shí)施例應(yīng)理解為僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在閱讀了本發(fā)明的記載的內(nèi)容之后，技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。