專利名稱：一種基于集合運(yùn)算的無線定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線定位技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于集合運(yùn)算的無線定位方法。
背景技術(shù)：
常用的無線定位系統(tǒng)中一般包含兩類節(jié)點(diǎn)一類是空間坐標(biāo)已知的節(jié)點(diǎn)，稱之為錨節(jié)點(diǎn)；另一類是空間坐標(biāo)未知的節(jié)點(diǎn)，稱之為被測節(jié)點(diǎn)。常用定位方法的實(shí)現(xiàn)一般可分為兩個步驟第一個步驟主要是為了確定錨節(jié)點(diǎn)與被測節(jié)點(diǎn)之間的空間距離(或角度)， 常用的測距方法有TOA(Time Of Arrival，到達(dá)時間)測距、TDOA(Time Differences Of Arrival,到達(dá)時間差)測距、RSSI (Receive Signal Strength Indicator,信號指不強(qiáng)度) 測距以及AOA(Angle Of Arrival,到達(dá)角度)測角等。第二個步驟主要是根據(jù)錨節(jié)點(diǎn)的絕對空間坐標(biāo)以及前一步所得的結(jié)果來確定被測節(jié)點(diǎn)的絕對空間坐標(biāo)，這一步驟采用的方法主要有三邊測量法、三角測量法、最大似然估計法等。
TOA(Time Of Arrival，到達(dá)時間)測距，是指在知道無線信號的傳輸速度的前提下，通過測量信號在被測節(jié)點(diǎn)和錨節(jié)點(diǎn)之間的傳輸時間來計算二者的距離，其不僅要求錨節(jié)點(diǎn)能夠測量出接收到被測節(jié)點(diǎn)所發(fā)出的信號的時間，而且還要求錨節(jié)點(diǎn)能精確地知道被測節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號的時間，對硬件的要求非常高。
TDOA(Time Differences Of Arrival,到 達(dá)時間差)測距,是根據(jù)被測節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信號到達(dá)不同錨節(jié)點(diǎn)的時間差，計算出被測節(jié)點(diǎn)與各錨節(jié)點(diǎn)之間的距離；或是通過測量被測節(jié)點(diǎn)所發(fā)出的速度不同的信號到達(dá)同一錨節(jié)點(diǎn)的時間差來計算出被測節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)之間的距離。
AOA(Angle Of Arrival,到達(dá)角度)測角，是指錨節(jié)點(diǎn)通過感知被測節(jié)點(diǎn)所發(fā)射的信號到達(dá)的方向，計算出錨節(jié)點(diǎn)與被測節(jié)點(diǎn)之間的角度，一般只需要兩個錨節(jié)點(diǎn)即可確定被測節(jié)點(diǎn)的位置。
RSSI (Received Signal Strength Indicator,信號指示強(qiáng)度)測距，是指在已知被測節(jié)點(diǎn)所發(fā)射信號的功率的前提下，錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的被測節(jié)點(diǎn)所發(fā)出的信號的強(qiáng)度，計算出信號的傳播損耗，利用傳播損耗理論和經(jīng)驗?zāi)Ｐ凸烙嫵鰝鞑ゾ嚯x。
現(xiàn)有的定位算法的第二個步驟一般計算比較復(fù)雜。三邊測量法是計算坐標(biāo)的最基本途徑，其基本原理是求三個半徑和圓心坐標(biāo)已知的圓弧的交點(diǎn)。三角測量法適用于基于 AOA測角的目標(biāo)定位，被測節(jié)點(diǎn)與兩個錨節(jié)點(diǎn)可以構(gòu)成一個三角形，兩個錨節(jié)點(diǎn)之間的距離是已知的，通過AOA測角又測量出了該三角形的兩個角，故通過三角運(yùn)算可以確定被測節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)?？傊?，上述兩種方法的計算過程是比較復(fù)雜的，涉及到了開方、三角運(yùn)算等比較復(fù)雜的運(yùn)算。一般情況下，由于無線信號的抖動，通過三邊測量法很難剛好得到三個圓的公共交點(diǎn)，這時，需采用最大似然估計法來進(jìn)行計算，其計算復(fù)雜度更是成倍增加。當(dāng)無線定位系統(tǒng)中的被測節(jié)點(diǎn)較多或者定位周期較短時，定位算法的復(fù)雜度會非常高，很難保證無線定位的實(shí)時性與準(zhǔn)確性。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述問題，本發(fā)明提出了一種基于集合運(yùn)算的無線定位算法，以降低定位算法的復(fù)雜度，從而提高無線定位算法的實(shí)時性與準(zhǔn)確性。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種基于集合運(yùn)算的無線定位方法，應(yīng)用于由接入中心AC、多個接入點(diǎn)AP以及移動終端組成的系統(tǒng)中，所述無線定位方法包括以下步驟
步驟1:接入點(diǎn)AP實(shí)時偵聽進(jìn)入其信號覆蓋范圍內(nèi)的移動終端，并將其收集到的移動終端的MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的信息發(fā)送至接入中心AC ；
步驟2 :定位算法服務(wù)器向接入中心AC查詢移動終端的MAR三元組[MTIP，APIP， RSSI]的信息；
步驟3 :判斷MAR三元組[MTIP，A PIP，RSSI]的條數(shù)是否大于或等于3，如果是，則轉(zhuǎn)到步驟4 ;如果否，則轉(zhuǎn)到步驟5 ;
步驟4:挑選信號強(qiáng)度RSSI值最大的3個MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]，對移動終端進(jìn)行三AP定位，完成定位后轉(zhuǎn)至步驟6 ；
步驟5 :判斷MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的條數(shù)是否等于2，如果是，則對移動終端進(jìn)行兩AP定位，完成定位后轉(zhuǎn)至步驟6 ;如果否，則直接轉(zhuǎn)到步驟6 ；
步驟6:結(jié)束定位。
進(jìn)一步地，所述步驟I的接入點(diǎn)AP實(shí)時偵聽進(jìn)入其信號覆蓋范圍內(nèi)的移動終端， 并將其收集到的移動終端的MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的信息發(fā)送至接入中心AC，具體包括以下步驟
步驟21 :所述接入點(diǎn)AP偵聽進(jìn)入其信號覆蓋范圍內(nèi)的移動終端，接收所述移動終端發(fā)送的無線信號，并測量出所述接入點(diǎn)AP與所述移動終端所在的定位子塊之間的信號強(qiáng)度RSSI值；
步驟22 :所述接入點(diǎn)AP記錄所述移動終端的MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的信息，并將其收集到的移動終端的MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的信息發(fā)送至接入中心AC。
進(jìn)一步地，所述步驟2的定位算法服務(wù)器向接入中心AC查詢移動終端的MAR三元組[MTIP, APIP，RSSI]的信息，具體為
定位算法服務(wù)器向所述接入中心AC發(fā)送查詢請求，接入中心AC根據(jù)該查詢請求， 將所述MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的信息發(fā)送至定位算法服務(wù)器。
進(jìn)一步地，所述MAR三元組[MTIP，APIP, RSSI]的信息包括所述移動終端的IP地址，相應(yīng)接入點(diǎn)AP的IP地址以及所述信號強(qiáng)度RSSI值。
進(jìn)一步地，所述步驟4中的三AP定位具體包括以下步驟
步驟41 :定位算法服務(wù)器從接入中心AC獲取三個MAR三元組[MTIP，APIP_1, RSSI_1]、[MTIP, APIP_2，RSSI_2]和[MTIP, APIP_3，RSSI_3]；
步驟42 :從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中查找上述三個MAR三元組的目標(biāo)區(qū)域集0A_1、0A_2和 0A_3,并求 0A_1、0A_2 和 0A_3 的交集 0A_123，即 0Α_123 = 0Α_1 Π 0Α_2 Π 0Α_3,如果所述交集0Α_123不存在，則轉(zhuǎn)到步驟43 ;如果所述交集0Α_123存在，則轉(zhuǎn)到步驟44 ；
步驟43 :判斷0Α_1、0Α_2和0Α_3是否有兩個“目標(biāo)區(qū)域集”存在交集，如果是，則轉(zhuǎn)化成步驟5中所述的兩AP定位，定位完成后轉(zhuǎn)至步驟46 ;如果否，則直接轉(zhuǎn)至步驟46。
步驟44 :求解無效區(qū)域集S0A，并求交集0A_123與所述無效區(qū)域集SOA的交集 S0A_123，
步驟45 :獲取交集0A_123減去交集S0A_123的結(jié)果集Res，即Res = 0Α_123-(0Α_123 H SOA)，其中，所述結(jié)果集Res的中心為最終的定位結(jié)果，隨后轉(zhuǎn)至步驟 46 ；
步驟46:定位結(jié)束。
進(jìn)一步地，所述兩AP定位具體包括以下步驟
步驟51 :定位算法服務(wù)器從接入中心AC獲取兩個MAR三元組[MTIP，APIP_1, RSSI_1]和[MTIP, APIP_2, RSSI_2]；
步驟52 :從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中查找上述兩個MAR三元組的目標(biāo)區(qū)域集0A_1、0A_2，并求0A_1和0A_2的交集0A_12，即0Α_12 = 0Α_1 Π 0Α_2,如果所述交集0Α_12不存在，則轉(zhuǎn)到步驟54 ;如果所述交集0Α_12存在，則轉(zhuǎn)到步驟53 ；
步驟53 :計算無效區(qū)域集S0A，并求交集0Α_12與所述無效區(qū)域集SOA的交集 S0A_12 ；
步驟54 :獲取交集0A_12減去交集S0A_12的結(jié)果集Res，即Res = 0Α_12-(0Α_12 H SOA)，其中，所述結(jié)果集Res的中心為最終的定位結(jié)果，隨后轉(zhuǎn)至步驟55
步驟55:定位結(jié)束。
進(jìn)一步地，所述計算無效區(qū)域集SOA具體包括
步驟531 :定位算法服務(wù)器向接入中心AC查詢由多個沉默AP構(gòu)成的集合Sap，其中，所述沉默AP為沒有偵聽到所述移動終端的無線信號的AP ；
步驟532 :所述沉默AP通過兩元信息(APIP，RSSI)在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中查找與其相應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域集，然 后進(jìn)一步求其目標(biāo)區(qū)域并集，該沉默AP的目標(biāo)區(qū)域并集為其目標(biāo)區(qū)域集的合集；
步驟533 :對所述集合Sap中所有沉默AP的目標(biāo)區(qū)域并集求和，即得無效區(qū)域集 SOA。
本發(fā)明提供的基于集合運(yùn)算的無線定位方法準(zhǔn)確度高，與傳統(tǒng)的三角定位方法相比，本發(fā)明的定位方法以“定位子塊”為最小定位單元，采用集合運(yùn)算來求解定位對象最可能出現(xiàn)的位置，避免了定位誤差的放大，提高了定位方法的準(zhǔn)確度。其次，本發(fā)明的定位方法的復(fù)雜度低，與傳統(tǒng)的三角定位方法相比，本定位方法舍棄了復(fù)雜的代數(shù)運(yùn)算而采用簡單的“交”、“并”等集合運(yùn)算，有效降低了定位算法的復(fù)雜度。定位子塊與各個AP的信號強(qiáng)度的映射關(guān)系事先存儲在數(shù)據(jù)庫中，定位算法通過查表就可以獲得這些定位元素，再加上集合運(yùn)算也非常簡單，本定位方法的實(shí)時性非常好。
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。對于所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，從對本發(fā)明的詳細(xì)說明中，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。


圖1為應(yīng)用于本發(fā)明的WIFI網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明提出的基于集合運(yùn)算的無線定位方法的總體流程圖；.
圖3為本發(fā)明提出的三AP定位算法流程圖4為本發(fā)明提出的兩AP定位算法流程圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明所述的一種基于集合運(yùn)算的無線定位方法作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
本發(fā)明提出的基于集合運(yùn)算的無線定位方法包括以下步驟
步驟1:接入點(diǎn)AP實(shí)時偵聽進(jìn)入其信號覆蓋范圍內(nèi)的移動終端，并將其收集到的移動終端的MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的信息發(fā)送至接入中心AC ；
步驟2 :定位算法服務(wù)器向接入中心AC查詢移動終端的MAR三元組[MTIP，APIP， RSSI]的信息；
步驟3 :判斷MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的條數(shù)是否大于或等于3，如果是，則轉(zhuǎn)到步驟4 ;如果否，則轉(zhuǎn)到步驟5 ;
步驟4 :挑選信號強(qiáng)度RSSI值最大的3個MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]，對移動終端進(jìn)行三AP定位，完成定位后轉(zhuǎn)至步驟6 ；
步驟5 :判斷MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的條數(shù)是否等于2，如果是，則對移動終端進(jìn)行兩AP定位，完成定位后轉(zhuǎn)至步驟6 ;如果否，則直接轉(zhuǎn)到步驟6 ；
步驟6:結(jié)束定位。
本發(fā)明提出的基于集合運(yùn)算的無線定位方法準(zhǔn)確度高，與傳統(tǒng)的三角定位方法相比，本發(fā)明的定位方法以“定位子塊”為最小定位單元，采用集合運(yùn)算來求解定位對象最可能出現(xiàn)的位置，避免了定位誤差的放大，提高了定位方法的準(zhǔn)確度。其次，本發(fā)明的定位方法的復(fù)雜度低，與傳統(tǒng)的三角定位方法相比，本定位方法舍棄了復(fù)雜的代數(shù)運(yùn)算而采用簡單的“交”、“并”等集合運(yùn)算，有效降低了定位算法的復(fù)雜度。定位子塊與各個AP的信號強(qiáng)度的映射關(guān)系事先存儲在數(shù)據(jù)庫中，定位算法通過查表就可以獲得這些定位元素，再加上集合運(yùn)算也非常簡單，本定位方法的實(shí)時性非常好。
下面做進(jìn)一步的說明，圖1和圖2分別為應(yīng)用于本發(fā)明的WIFI網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和本發(fā)明提出的基于集合運(yùn)算的無線定位方法的總體流程圖。
WIFI網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包含以下幾種設(shè)備接入中心(AC，Access Center)、接入點(diǎn)(AP, Access Point)以及移動終端(MT, Mobile Terminal)。其中移動終端包括=WIFI手持終端、帶WIFI功能的筆記本電腦以及其它WIFI設(shè)備。
接入點(diǎn)實(shí)時偵聽進(jìn)入其信號覆蓋范圍內(nèi)的移動終端并將其接收信號強(qiáng)度指示值 (RSSI,Received Signal Strength Indicator)以及移動終端的IP地址發(fā)送給接入中心。 接入中心匯總WIFI無線網(wǎng)絡(luò)中各個接入點(diǎn)收集到的所有移動終端的定位信息，每組定位信息包括移動終端的IP、相應(yīng)接入點(diǎn)的IP以及二者之間的信號強(qiáng)度值。一組定位信息以三元組[MTIP，APIP，RSSI]來表示。以后我們稱該三元組為MAR三元組。如果有多個接入點(diǎn)偵聽到同一個移動終端，接入中心就會記錄多組關(guān)于同一移動終端的三元組信息。對移動終端實(shí)施定位時，定位算法服務(wù)器向接入中心發(fā)送請求，接入中心將MAR三元組(即[MTIP， APIP，RSSI])信息發(fā)送給定位算法服務(wù)器。如果MAR三元組的數(shù)目大于或等于三個，就挑選信號強(qiáng)度(即RSSI值)最大的三個MAR三元組，并對移動臺進(jìn)行三AP定位；如果MAR三元組的數(shù)目等于兩個，就對移動臺進(jìn)行兩AP定位。
一個WIFI定位系統(tǒng)一般由WIFI無線網(wǎng)絡(luò)和建筑設(shè)施構(gòu)成。WIFI定位系統(tǒng)為建筑設(shè)施里的某些空間區(qū)域(房間、走廊以及空曠的大廳等)提供位置服務(wù)。我們統(tǒng)稱這些需要提供位置服務(wù)的空間區(qū)域為定位區(qū)域。為了提高定位精度并簡化計算，將定位區(qū)域劃分成正方形的“定位子塊”?！岸ㄎ蛔訅K”的大小由其所處位置的建筑類型決定。具體來說，小房間及走廊內(nèi)的“定位子塊”的大小可為2mX2m見方；大廳及其它空曠地帶的“定位子塊” 的規(guī)格可為5mX5m見方。在每個AP的無線信號覆蓋范圍內(nèi)，每個“定位子塊”的中心都有一個與該AP相對應(yīng)的唯一的信號強(qiáng)度值(RSSI)，該信號強(qiáng)度值(RSSI)由該AP和“定位子塊”的中心的空間距離及無線信號的衰減規(guī)律決定。為了求解AP與各個“定位子塊”的空間距離，我們在定位區(qū)域里建立一個三維直角坐標(biāo)。這樣，每個AP以及“定位子塊”的空間位置就以其三維坐標(biāo)值(x，y，z)表示。當(dāng)然，由于建筑物結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，我們還需考慮其它妨礙信號傳播的因素，如洞、門窗及厚墻等，只需在理想信號強(qiáng)度值的基礎(chǔ)上減去相應(yīng)的衰耗即可。我們以三元組[APIP，SID, RSSI]來表示一個AP與一個“定位子塊”(該“定位子塊”處于該AP的信號覆蓋范圍內(nèi))之間無線信號的強(qiáng)弱情況。以后我們稱該三元組為ASR 三元組。在一個WIFI定位系統(tǒng)中，該三元組可以通過實(shí)際測量、理論計算或者二者相結(jié)合的方式來確定。為了提高定位算法的實(shí)時性，我們將一個WIFI定位系統(tǒng)中所有的這類三元組存入數(shù)據(jù)庫中，為之后的定位算法服務(wù)。在圖1中，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器存儲ASR三元組，定位算法服務(wù)器用來執(zhí)行本發(fā)明所示的定位算法，最終確定各被測節(jié)點(diǎn)的空間坐標(biāo)。
在介紹定位算法之前，先定義幾個概念。
I) “目標(biāo)區(qū)域集”:在某個AP的無線信號覆蓋區(qū)域內(nèi)，由某一個信號強(qiáng)度值所確定的所有“定位子塊”的集合。
2) “目標(biāo)區(qū)域并集”:若干個“目標(biāo)區(qū)域集”的并集。
3) “目標(biāo)區(qū)域交集”:2個或2個以上AP的“目標(biāo)區(qū)域集”的交集(即重疊部分)， 同樣是由若干“定位子塊”構(gòu)成。
4) “無效區(qū)域集”:移動臺不可能出現(xiàn)的區(qū)域，由若干“定位子塊”構(gòu)成。
5) “中心”:不管是“目標(biāo)區(qū)域集”、“目標(biāo)區(qū)域并集”還是“目標(biāo)區(qū)域交集”，其元素都是“定位子塊”。這些“子塊集”是整個定位算法的基礎(chǔ)。每個“子塊集”都有一個屬于自己的“中心”，下面我們約定“子塊集”的“中心”的計算方法。先求的“子塊集”幾何中心的坐標(biāo)(“子塊集”中所有子塊的坐標(biāo)的算術(shù)平均值)，如果幾何中心所在的“定位子塊”屬于該“子塊集”，則該“定位子塊”就是該“子塊集”的“中心”。如果幾何中心所在的“定位子塊”不屬于該“子塊集”，則選擇該“子塊集”中離幾何中心最近的“定位子塊”作為該“子塊集”的“中心”。
6) “活躍AP”:能偵聽到移動臺無線信號的的AP。在兩AP定位算法中，“活躍AP” 的個數(shù)為兩個；在三AP定位算法中，“活躍AP”的個數(shù)為三個。
7) “沉默AP”:空間位置靠近“活躍AP”，但沒有偵聽到移動臺無線信號的AP?！俺聊珹P”主要與“無效區(qū)域集”有關(guān)。
本發(fā)明的步驟I的接入點(diǎn)AP實(shí)時偵聽進(jìn)入其信號覆蓋范圍內(nèi)的移動終端，并將其收集到的移動終端的MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的信息發(fā)送至接入中心AC，具體包括以下步驟
步驟21 :所述接入點(diǎn)AP偵聽進(jìn)入其信號覆蓋范圍內(nèi)的移動終端，接收所述移動終端發(fā)送的無線信號，并測量出所述接入點(diǎn)AP與所述移動終端所在的定位子塊之間的信號強(qiáng)度RSSI值；
步驟22 :所述AP記錄所述移動終端的MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的信息，并將其收集到的移動終端的MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的信息發(fā)送至接入中心AC。
本發(fā)明所記載的步驟2的定位算法服務(wù)器向接入中心AC查詢移動終端的MAR三元組[MTIP, APIP, RSSI]的信息，具體為
定位算法服務(wù)器向所述接入中心AC發(fā)送查詢請求，接入中心AC根據(jù)該查詢請求， 將所述MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的信息發(fā)送至定位算法服務(wù)器。
在本發(fā)明中，MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的信息包括所述移動終端的IP地址， 相應(yīng)接入點(diǎn)AP的IP地址以及所述信號強(qiáng)度RSSI值。
圖3為本發(fā)明提出的三AP定位算法流程圖，具體步驟包括如下
步驟41 :定位算法服務(wù)器從接入中心AC獲取三個MAR三元組[MTIP，APIP_1, RSSI_1]、[MTIP, APIP_2，RSSI_2]和[MTIP, APIP_3，RSSI_3]；
步驟42 :從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中查找上述三個MAR三元組的目標(biāo)區(qū)域集0A_1、0A_2和 0A_3,并求 0A_1、0A_2 和 OA 3 的交集 0A_123，即 0Α_123 = 0Α_1 Π 0Α_2 Π 0Α_3,如果所述交集0Α_123不存在，則轉(zhuǎn)到步驟43 ;如果所述交集0Α_123存在，則轉(zhuǎn)到步驟44 ；
步驟43 :判斷0Α_1、0Α_2和0Α_3是否有兩個“目標(biāo)區(qū)域集”存在交集，如果是，則轉(zhuǎn)化成步驟5中所述的兩AP定位，定位完成后轉(zhuǎn)至步驟46 ;如果否，則直接轉(zhuǎn)至步驟46。
步驟44 :求解無效區(qū)域集S0A，并求交集0Α_123與所述無效區(qū)域集SOA的交集 S0A_123，
步驟45 :獲取交集0A_123減去交集S0A_123的結(jié)果集Res，即Res = 0Α_123-(0Α_123 H SOA)，其中，所述結(jié)果集Res的中心為最終的定位結(jié)果，隨后轉(zhuǎn)至步驟 46 ；
步驟46:定位結(jié)束。
具體地，首先，定位算法服務(wù)器查詢接入中心AC，獲得三個MAR三元組[MTIP， APIP_1, RSSI_1]、[MTIP, APIP_2, RSSI_2]和[MTIP, APIP_3, RSSI_3]。然后，對每一個 MAR三元組，在數(shù)據(jù)庫中查詢由APIP和RSSI確定的“目標(biāo)區(qū)域集”，將這三個“目標(biāo)區(qū)域集”分別記為0A_1、0A_2和0A_3。然后求0A_1、0A_2和0A_3的交集0A_123，即0A_123 =0Α_1 Π 0A_2 Π 0A_3。如果交集不存在，則判斷0A_1、0A_2和0A_3是否有兩個“目標(biāo)區(qū)域集”存在交集，如果有滿足這個條件的兩個“目標(biāo)區(qū)域集”，就轉(zhuǎn)化成兩AP定位；如果沒有，算法就結(jié)束了。如果交集0A_123存在，就接著求“無效區(qū)域集”(以SOA表示)。然后，去除集合0A_123中無效的“定位子塊”，從而得到最終的結(jié)果集(以Res表示)，Res = 0Α_123-(0Α_123 H SOA)，結(jié)果集Res的“中心”就是最終的定位結(jié)果。
圖4為本發(fā)明提出的兩AP定位算法流程圖，具體步驟如下
步驟51 :定位算法服務(wù)器從接入中心AC獲取兩個MAR三元組[MTIP，APIP_1,RSSI_1]和[MTIP, APIP_2, RSSI_2]；
步驟52 :從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中查找上述兩個MAR三元組的目標(biāo)區(qū)域集0A_1、0A_2，并求0A_1和0A_2的交集0A_12，即0Α_12 = 0Α_1 Π 0Α_2,如果所述交集0Α_12不存在，則轉(zhuǎn)到步驟54 ;如果所述交集0Α_12存在，則轉(zhuǎn)到步驟53 ；
步驟53 :計算無效區(qū)域集S0A，并求交集0Α_12與所述無效區(qū)域集SOA的交集 S0A_12 ；
步驟54 :獲取交集0A_12減去交集S0A_12的結(jié)果集Res，即Res = 0Α_12-(0Α_12 Π SOA)，其中，所述結(jié)果集Res的中心為最終的定位結(jié)果，隨后轉(zhuǎn)至步驟55
步驟55:定位結(jié)束。
具體地，首先，定位算法服務(wù)器查詢接入中心AC，獲得兩個MAR三元組[MTIP， APIP_1, RSSI_1]和[MTIP, APIP_2, RSSI_2]。然后，對每一個MAR三元組，在數(shù)據(jù)庫中查詢由APIP和RSSI確定的“目標(biāo)區(qū)域集”，將這兩個“目標(biāo)區(qū)域集”分別記為0A_1和0A_2。 然后求0A_1和0A_2的交集0A_12，即0Α_12 = 0Α_1 Π 0Α_2。如果交集不存在，則無法對移動臺進(jìn)行定位，算法結(jié)束。如果交集存在，就接著求“無效區(qū)域集”(以SOA表示)。然后，去除集合0Α_12中無效的“定位子塊”，從而得到最終的結(jié)果集(以Res表示)，Res = 0Α_12-(0Α_12 H SOA)，結(jié)果集Res的“中心”就是最終的定位結(jié)果。
下面介紹一下“無效區(qū)域集”(以SOA表示)的求法，具體步驟如下定位算法服務(wù)器向接入中心AC查詢“沉默AP”。設(shè)由“沉默AP”構(gòu)成的集合為Sap。設(shè)定一個信號閾值(以RSSI_thresh0ld表示)。對于“沉默AP”集Sap中的每一個AP，通過兩元信息 (APIPjRSSI)在數(shù)據(jù)庫中查找相應(yīng)的“目標(biāo)區(qū)域集”。舉例說明如下對于“沉默AP”集Sap 中的第i個AP (記為APIP_i)，以兩元信息(APIP_i，RSSI_ij) 在數(shù)據(jù)庫中查詢“目標(biāo)區(qū)域集”(記為S0A_ij)，其中，RSSI_ij為大于信號閾值(RSSI_thresh0ld)的一個信號強(qiáng)度值。 然后對第i個AP求所有“目標(biāo)區(qū)域集” S0A_ij的并集S0A_i (稱為“目標(biāo)區(qū)域并集”)，即COSOA-1 = U SOA_ij接著求集合Sap中所有AP的“目標(biāo)區(qū)域并集”構(gòu)成的并集(以SOA j=lO表示)，則Soa = UsoaJi=lO
雖然，本發(fā)明已通過以上實(shí)施例及其附圖而清楚說明，然而在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的變化和修正，但這些相應(yīng)的變化和修正都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于集合運(yùn)算的無線定位方法，應(yīng)用于由接入中心AC、多個接入點(diǎn)AP以及移動終端組成的系統(tǒng)中，其特征在于，所述無線定位方法包括以下步驟 步驟1:接入點(diǎn)AP實(shí)時偵聽進(jìn)入其信號覆蓋范圍內(nèi)的移動終端，并將其收集到的移動終端的MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的信息發(fā)送至接入中心AC ； 步驟2 :定位算法服務(wù)器向接入中心AC查詢移動終端的MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的信息； 步驟3 :判斷MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的條數(shù)是否大于或等于3，如果是，則轉(zhuǎn)到步驟4;如果否，則轉(zhuǎn)到步驟5; 步驟4 :挑選信號強(qiáng)度RSSI值最大的3個MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]，對移動終端進(jìn)行三AP定位，完成定位后轉(zhuǎn)至步驟6 ； 步驟5 :判斷MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的條數(shù)是否等于2，如果是，則對移動終端進(jìn)行兩AP定位，完成定位后轉(zhuǎn)至步驟6 ;如果否，則直接轉(zhuǎn)到步驟6 ; 步驟6 :結(jié)束定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線定位方法，其特征在于，所述步驟I的接入點(diǎn)AP實(shí)時偵聽進(jìn)入其信號覆蓋范圍內(nèi)的移動終端，并將其收集到的移動終端的MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的信息發(fā)送至接入中心AC，具體包括以下步驟 步驟21 :所述接入點(diǎn)AP偵聽進(jìn)入其信號覆蓋范圍內(nèi)的移動終端，接收所述移動終端發(fā)送的無線信號，并測量出所述接入點(diǎn)AP與所述移動終端所在的定位子塊之間的信號強(qiáng)度RSSI 值； 步驟22 :所述接入點(diǎn)AP記錄所述移動終端的MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的信息，并將其收集到的移動終端的MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的信息發(fā)送至接入中心AC。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線定位方法，其特征在于，所述步驟2的定位算法服務(wù)器向接入中心AC查詢移動終端的MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的信息，具體為 定位算法服務(wù)器向所述接入中心AC發(fā)送查詢請求，接入中心AC根據(jù)該查詢請求，將所述MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的信息發(fā)送至定位算法服務(wù)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線定位方法，其特征在于，所述MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]的信息包括所述移動終端的IP地址，相應(yīng)接入點(diǎn)AP的IP地址以及所述信號強(qiáng)度RSSI 值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線定位方法，其特征在于，所述步驟4中的三AP定位具體包括以下步驟 步驟41 :定位算法服務(wù)器從接入中心AC獲取三個MAR三元組[MTIP，APIP_1，RSSI_1]、[MTIP, APIP_2，RSSI_2]和[MTIP, APIP_3，RSSI_3]； 步驟42 :從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中查找上述三個MAR三元組的目標(biāo)區(qū)域集0A_1、0A_2和0A_3,并求 0A_1、0A_2 和 0A_3 的交集 0A_123，即 0A_123 = 0Α_1 Π 0Α_2 Π 0Α_3,如果所述交集0Α_123不存在，則轉(zhuǎn)到步驟43 ;如果所述交集0Α_123存在，則轉(zhuǎn)到步驟44 ； 步驟43 :判斷0Α_1、0Α_2和0Α_3是否有兩個“目標(biāo)區(qū)域集”存在交集，如果是，則轉(zhuǎn)化成步驟5中所述的兩AP定位，定位完成后轉(zhuǎn)至步驟46 ;如果否，則直接轉(zhuǎn)至步驟46。
步驟44 :求解無效區(qū)域集SOA，并求交集0Α_123與所述無效區(qū)域集SOA的交集S0A_123，步驟45 :獲取交集0A_123減去交集S0A_123的結(jié)果集Res，即Res =0Α_123-(0Α_123 H SOA)，其中，所述結(jié)果集Res的中心為最終的定位結(jié)果，隨后轉(zhuǎn)至步驟·46 ； 步驟46 :定位結(jié)束。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線定位方法，其特征在于，所述步驟5中的兩AP定位具體包括以下步驟 步驟51 :定位算法服務(wù)器從接入中心AC獲取兩個MAR三元組[MTIP，APIP_1，RSSI_1]和[MTIP, APIP_2, RSSI_2]； 步驟52 :從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中查找上述兩個MAR三元組的目標(biāo)區(qū)域集0A_1、0A_2，并求0A_1和0A_2的交集0A_12，即0Α_12 = 0Α_1 Π 0Α_2,如果所述交集0Α_12不存在，則轉(zhuǎn)到步驟54 ;如果所述交集0Α_12存在，則轉(zhuǎn)到步驟53 ； 步驟53 :計算無效區(qū)域集S0A，并求交集0Α_12與所述無效區(qū)域集SOA的交集S0A_12 ； 步驟54 :獲取交集0A_12減去交集S0A_12的結(jié)果集Res，即Res =0Α_12-(0Α_12 H SOA)，其中，所述結(jié)果集Res的中心為最終的定位結(jié)果，隨后轉(zhuǎn)至步驟55 步驟55 :定位結(jié)束。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線定位方法，其特征在于，所述步驟53中的計算無效區(qū)域集SOA具體包括 步驟531 :定位算法服務(wù)器向接入中心AC查詢由多個沉默AP構(gòu)成的集合Sap，其中，所述沉默AP為沒有偵聽到所述移動終端的無線信號的AP ； 步驟532 :所述沉默AP通過兩元信息(APIP，RSSI)在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中查找與其相應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域集，然后進(jìn)一步求其目標(biāo)區(qū)域并集，該沉默AP的目標(biāo)區(qū)域并集為其目標(biāo)區(qū)域集的合集; 步驟533 :對所述集合Sap中所有沉默AP的目標(biāo)區(qū)域并集求和，即得無效區(qū)域集S0A。
全文摘要
一種基于集合運(yùn)算的無線定位方法，包括以下步驟接入點(diǎn)AP實(shí)時偵聽進(jìn)入其信號覆蓋范圍內(nèi)的移動終端，并將其收集到的MAR三元組[MTIP，APIP，RSSI]發(fā)送至接入中心AC；定位算法服務(wù)器向AC查詢移動終端的MAR三元組信息；定位算法首先判斷MAR三元組的條數(shù)是否大于或等于3，如果是，則挑選信號強(qiáng)度值最大的3個MAR三元組，對移動終端進(jìn)行三AP定位，完成定位后結(jié)束定位；如果否，則接著判斷MAR三元組的條數(shù)是否等于2，如果是，則對移動終端進(jìn)行兩AP定位，完成定位后結(jié)束定位；如果否，則直接結(jié)束定位。本發(fā)明提出的基于集合運(yùn)算的無線定位算法，可降低算法復(fù)雜度，從而提高無線定位算法的實(shí)時性與準(zhǔn)確性。
文檔編號H04W64/00GK103002570SQ20111026605
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者鄧光青, 衛(wèi)民, 鄒揚(yáng)真 申請人:華楓信通(北京)科技有限公司