本發(fā)明涉及軌跡追蹤方法，具體地，涉及一種基于RSSI檢測(cè)的跟蹤定位方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著監(jiān)獄系統(tǒng)管理制度的逐步完善和獄政設(shè)施的不斷完善，監(jiān)獄防范和控制各種安全事件的能力大大增強(qiáng)。但是還存在很多管理缺陷：1、監(jiān)獄服刑人員的活動(dòng)只能通過監(jiān)控視頻觀察而無法進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤；2、無法獲知獄警的實(shí)時(shí)巡查情況。

目前的多數(shù)定位系統(tǒng)都是靠GPS系統(tǒng)或基站網(wǎng)絡(luò)選擇進(jìn)行定位。例如對(duì)講機(jī)的GPS模塊定位中，GPS定位用于監(jiān)獄情況通常不夠精確和穩(wěn)定，且耗能較大，無法滿足手持設(shè)備的長(zhǎng)期攜帶工作。而基站網(wǎng)絡(luò)選擇進(jìn)行定位是通過設(shè)置多個(gè)基站網(wǎng)絡(luò)覆蓋，當(dāng)手持設(shè)備檢測(cè)到進(jìn)入某個(gè)基站覆蓋范圍時(shí)以該基站所在位置作為手持設(shè)備的當(dāng)前位置，這種定位方式降低了能耗，普遍用于目前的監(jiān)控系統(tǒng)中，但是這類定位方法只能獲知手持設(shè)備的大概范圍，無法獲知準(zhǔn)確位置。例如當(dāng)預(yù)警靠近房間門口時(shí)可能就被識(shí)別為在該房間內(nèi)了，定位誤差可能導(dǎo)致監(jiān)獄管理上的漏洞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于RSSI檢測(cè)的跟蹤定位方法和系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于RSSI檢測(cè)的跟蹤定位方法，包括：

S1，設(shè)置至少一個(gè)讀取器使得信號(hào)范圍覆蓋所有可能的路徑，所述讀取器包括射頻收發(fā)模塊、處理器、2個(gè)或2個(gè)以上具有預(yù)定角度的定向天線，所述定向天線與射頻收發(fā)模塊連接，所述射頻收發(fā)模塊與處理器連接，所述處理器與一服務(wù)器連接通信；

S2，所述射頻收發(fā)模塊通過所述定向天線接收手持設(shè)備以第一周期發(fā)射的定位數(shù)據(jù)包，所述處理器根據(jù)所述定位數(shù)據(jù)包和該定位數(shù)據(jù)包的接收時(shí)刻確定該定位數(shù)據(jù)包對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳t和RSSI值并發(fā)送給所述服務(wù)器；

S3，所述服務(wù)器按所述時(shí)間戳將每根定向天線獲得的所述時(shí)間戳t、RSSI值作為數(shù)據(jù)點(diǎn)保存入定位信息庫(kù)中；

S4，所述服務(wù)器以第二周期開啟一時(shí)間窗口，每一時(shí)間窗口對(duì)應(yīng)每根定向天線都獲取所述定位信息庫(kù)中至少2個(gè)所述數(shù)據(jù)點(diǎn)，并以檢測(cè)函數(shù)f(t，rssi)對(duì)每根定向天線對(duì)應(yīng)的所述至少2個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行函數(shù)擬合獲得f1(t，rssi)、f2(t，rssi)、......fn(t，rssi)；

S5，所述服務(wù)器將所述檢測(cè)函數(shù)f(t，rssi)對(duì)t一階求導(dǎo)并對(duì)曲率求絕對(duì)值而獲得曲率k1、k2、......kn，每根定向天線對(duì)應(yīng)生成一曲率-時(shí)間曲線；

S6，所述服務(wù)器根據(jù)所述曲率-時(shí)間曲線獲得大于有效閾值的多組曲率-時(shí)間關(guān)系曲線段，以時(shí)間戳為依據(jù)拼合所述多組曲率-時(shí)間關(guān)系曲線段生成一多天線曲率-時(shí)間關(guān)系曲線，以所述多天線曲率-時(shí)間關(guān)系曲線中每一峰值對(duì)應(yīng)一所述定向天線的位置而獲得所述手持設(shè)備的位置-時(shí)間定位曲線。

作為一種優(yōu)化方案，所述S2還包括：所述在射頻收發(fā)模塊接收到所述定位數(shù)據(jù)包時(shí)先切換到發(fā)送模式向所述定位數(shù)據(jù)包對(duì)應(yīng)的手持設(shè)備發(fā)送ACK碼，再切回接收模式繼續(xù)接收信號(hào)。

作為一種優(yōu)化方案，所述S2還包括：若手持設(shè)備在發(fā)送所述定位數(shù)據(jù)包后的一等待時(shí)間內(nèi)未收到所述ACK碼則以第三周期重發(fā)所述定位數(shù)據(jù)包，直至收到所述ACK碼后恢復(fù)以所述第一周期發(fā)射定位數(shù)據(jù)包。

作為一種優(yōu)化方案，所述S4中每個(gè)所述時(shí)間窗口取2個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)，所述檢測(cè)函數(shù)f(t，rssi)為線性函數(shù)，對(duì)每根定向天線對(duì)應(yīng)的2個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行線性函數(shù)擬合獲得所述f1(t，rssi)、f2(t，rssi)、......fn(t，rssi)；

所述S5中服務(wù)器將所述線性的檢測(cè)函數(shù)f(t，rssi)對(duì)t一階求導(dǎo)獲得的曲率k1、k2、......kn都為線性函數(shù)的斜率，每根定向天線對(duì)應(yīng)生成一曲率-時(shí)間曲線。

作為一種優(yōu)化方案，所述S4中每個(gè)所述時(shí)間窗口取大于2個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)，所述檢測(cè)函數(shù)f(t，rssi)為拋物線函數(shù)，對(duì)每根定向天線對(duì)應(yīng)的大于2個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行拋物線函數(shù)擬合獲得所述f1(t，rssi)、f2(t，rssi)、......fn(t，rssi)；

所述S5中服務(wù)器將所述拋物線函數(shù)f(t，rssi)對(duì)t一階求導(dǎo)獲得的曲率k1、k2、......kn都為拋物線函數(shù)的曲率，每根定向天線對(duì)應(yīng)生成一曲率-時(shí)間曲線。

作為一種優(yōu)化方案，所述S6之后還包括：所述服務(wù)器還根據(jù)所述手持設(shè)備的位置-時(shí)間定位曲線和預(yù)存的地圖生成具有時(shí)間戳屬性的動(dòng)態(tài)軌跡圖。

作為一種優(yōu)化方案，所述S5中所述服務(wù)器根據(jù)邏輯回歸模型和所述曲率k1、k2、......kn為每根定向天線對(duì)應(yīng)生成一曲率-時(shí)間曲線，所述邏輯回歸模型為：

其中g(shù)(k)＝β₀+β₁k₁+β₂k₂+...+β_nk_n，β＝(β₀，β₁，...，β_n)^T是邏輯回歸模型參數(shù)，定義不出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)點(diǎn)的條件概率為：

其中y＝1|0分別表示異常數(shù)據(jù)點(diǎn)出現(xiàn)與不出現(xiàn)，假設(shè)有N個(gè)曲率構(gòu)成的總體K1、K2、......KN，從中隨機(jī)抽取了n個(gè)作為樣本，標(biāo)注為k1、k2、......kn，假定pi＝P(yi＝1|ki)為給定條件下得到y(tǒng)i＝1的條件概率，而在同樣條件下yi＝0的條件概率為P(yi＝0|ki)＝1-pi，得到一個(gè)觀測(cè)值的概率為：

P(yi)＝pi^yi(1-pi)^1-yi；

各項(xiàng)觀測(cè)值相互獨(dú)立，他們的聯(lián)合分布可以表示為各邊際分布的乘積：

式中n即n個(gè)觀測(cè)值，求出似然函數(shù)的值最大的參數(shù)估計(jì)，以求出參數(shù)β＝(β₀，β₁，...，β_n)，使上式取得最大值，并對(duì)其兩邊取對(duì)數(shù)得到：

求解出讓概率取得最大值的邏輯回歸模型參數(shù)向量β，代入上式，得到出現(xiàn)異常點(diǎn)的預(yù)測(cè)值：

k即所述由三維特征信息組合的特征向量。

作為一種優(yōu)化方案，所述S1中所述讀取器包括2個(gè)具有預(yù)定角度的定向天線時(shí)，2個(gè)定向天線的最大增益方向設(shè)置為相反方向。

作為一種優(yōu)化方案，所述S2中，所述射頻收發(fā)模塊包括無線收發(fā)天線切換開關(guān)、調(diào)制解調(diào)器、濾波器、低噪聲放大器；

所述無線收發(fā)天線切換開關(guān)在接收模式下通過所述定向天線接收手持設(shè)備以第一周期發(fā)射的信號(hào)，再經(jīng)過所述濾波器的濾波處理和低噪聲放大器的放大處理后由所述調(diào)制解調(diào)器解調(diào)處理獲得所述定位數(shù)據(jù)包。

作為一種優(yōu)化方案，所述S2中，所述射頻收發(fā)模塊包括無線收發(fā)天線切換開關(guān)、功率放大器、壓控振蕩器、調(diào)制解調(diào)器；

所述處理器響應(yīng)接收到的所述定位數(shù)據(jù)包生成一ACK碼，所述ACK碼由所述調(diào)制解調(diào)器生成一調(diào)制信號(hào)發(fā)送給壓控振蕩器調(diào)節(jié)匹配的震蕩頻率后傳輸至功率放大器，由所述功率放大器進(jìn)行功率放大后通過所述無線收發(fā)天線切換開關(guān)切換為發(fā)射模式的定向天線向外發(fā)射，發(fā)射完成后再切回接收模式繼續(xù)接收信號(hào)。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種基于RSSI檢測(cè)的跟蹤定位系統(tǒng)，包括讀取器、服務(wù)器；

至少一個(gè)讀取器配置為使得信號(hào)范圍覆蓋所有可能的路徑，所述讀取器包括射頻收發(fā)模塊、處理器、2個(gè)或2個(gè)以上具有預(yù)定角度的定向天線，所述定向天線與射頻收發(fā)模塊連接，所述射頻收發(fā)模塊與處理器連接，所述處理器與一服務(wù)器連接通信；

所述射頻收發(fā)模塊用于：通過所述定向天線接收手持設(shè)備以第一周期發(fā)射的定位數(shù)據(jù)包；

所述處理器用于：根據(jù)所述定位數(shù)據(jù)包和該定位數(shù)據(jù)包的接收時(shí)刻確定該定位數(shù)據(jù)包對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳t和RSSI值并發(fā)送給所述服務(wù)器；

所述服務(wù)器用于：

按所述時(shí)間戳將每根定向天線獲得的所述時(shí)間戳t、RSSI值作為數(shù)據(jù)點(diǎn)保存入定位信息庫(kù)中；和

以第二周期開啟一時(shí)間窗口，每一時(shí)間窗口對(duì)應(yīng)每根定向天線都獲取所述定位信息庫(kù)中至少2個(gè)所述數(shù)據(jù)點(diǎn)，并以檢測(cè)函數(shù)f(t，rssi)對(duì)每根定向天線對(duì)應(yīng)的所述至少2個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行函數(shù)擬合獲得f1(t，rssi)、f2(t，rssi)、......fn(t，rssi)；和

將所述檢測(cè)函數(shù)f(t，rssi)對(duì)t一階求導(dǎo)獲得曲率k1、k2、......kn，每根定向天線對(duì)應(yīng)生成一曲率-時(shí)間曲線；和

根據(jù)所述曲率-時(shí)間曲線獲得大于有效閾值的多組曲率-時(shí)間關(guān)系曲線段，以時(shí)間戳為依據(jù)拼合所述多組曲率-時(shí)間關(guān)系曲線段生成一多天線曲率-時(shí)間關(guān)系曲線，以所述多天線曲率-時(shí)間關(guān)系曲線中每一峰值對(duì)應(yīng)一所述定向天線的位置而獲得所述手持設(shè)備的位置-時(shí)間定位曲線。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

本發(fā)明是通過讀取器檢測(cè)大量移動(dòng)的手持設(shè)備(通過人攜帶)相對(duì)于多個(gè)定向天線的RSSI曲線變化率，定位每個(gè)移動(dòng)設(shè)備的具體位置，通過時(shí)間的累計(jì)，讀取器將數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器通過計(jì)算，可以定位每個(gè)手持設(shè)備的位置，同時(shí)也可以統(tǒng)計(jì)出移動(dòng)設(shè)備的流向。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。附圖中：

圖1是可選的一種定向天線覆蓋范圍示意圖；

圖2是可選的一種曲率-時(shí)間曲線示意圖；

圖3是可選的一種讀取器結(jié)構(gòu)和處理流程示意圖；

圖4是可選的一種基于RSSI檢測(cè)的跟蹤定位方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下文結(jié)合附圖以具體實(shí)施例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，還可以使用其他的實(shí)施例，或者對(duì)本文列舉的實(shí)施例進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能上的修改，而不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)。

在本發(fā)明提供的一種基于RSSI檢測(cè)的跟蹤定位方法的實(shí)施例中，如圖1-4所示，包括：

S1，設(shè)置至少一個(gè)讀取器使得信號(hào)范圍覆蓋所有可能的路徑，所述讀取器包括射頻收發(fā)模塊、處理器、2個(gè)或2個(gè)以上具有預(yù)定角度的定向天線，所述定向天線與射頻收發(fā)模塊連接，所述射頻收發(fā)模塊與處理器連接，所述處理器與一服務(wù)器連接通信。

定向天線，在水平方向圖上表現(xiàn)為一定角度范圍輻射，也就是有方向性。同全向天線一樣，波瓣寬度越小，增益越大。定向天線在通信系統(tǒng)中一般應(yīng)用于通信距離遠(yuǎn)，覆蓋范圍小，目標(biāo)密度大，頻率利用率高的環(huán)境。

作為一種可選方案，可以設(shè)置為在每個(gè)走廊上配置一個(gè)讀取器，該讀取器設(shè)有兩個(gè)定向天線，由此多個(gè)讀取器都與服務(wù)器連接匯總信息。所述S1中所述讀取器包括2個(gè)具有預(yù)定角度的定向天線時(shí)，2個(gè)定向天線的最大增益方向設(shè)置為相反方向。如圖1所示，兩個(gè)定向天線A、B方向相反，Da1為定向天線A的主要增益方向，Da2為定向天線A的弱增益方向；Db1為定向天線B的主要增益方向，Db2為定向天線B的弱增益方向。Da2與Db2相鄰或部分重疊。本實(shí)施例中所述定向天線的角度為60度，信號(hào)強(qiáng)度前后比40dB以上。這種以讀取器對(duì)應(yīng)配置兩個(gè)定向天線的方案利于安裝，可選用低功耗無線設(shè)備，且現(xiàn)有技術(shù)中的定向天線的信號(hào)覆蓋范圍足以覆蓋十幾米的走廊范圍。還可以是在整個(gè)可能的路徑范圍內(nèi)布置若干根定向天線，每根定向天線均與所述射頻收發(fā)模塊連接，再統(tǒng)一由一個(gè)處理器進(jìn)行控制和信息匯總，如此設(shè)置增加了射頻收發(fā)模塊和處理器的信息處理量，需要配置更高性能的設(shè)備，低功耗設(shè)備無法滿足要求。

可選地將定向天線都設(shè)置在可能的路徑的一側(cè)邊緣。本發(fā)明的原理是通過接收信號(hào)的RSSI值變化來確定手持設(shè)備的相對(duì)位置，將讀取器設(shè)于路徑的中間和邊緣對(duì)應(yīng)接收信號(hào)的變化率不同。為了優(yōu)化本發(fā)明的效果，優(yōu)選地將定向天線設(shè)置在路徑一側(cè)上，可以獲得更明晰的變化率。

上述所有可能的路徑可以是預(yù)警的巡邏路徑、和/或監(jiān)獄服刑人員的活動(dòng)區(qū)域路徑等。

S2，所述射頻收發(fā)模塊通過所述定向天線接收手持設(shè)備以第一周期發(fā)射的定位數(shù)據(jù)包，所述在射頻收發(fā)模塊接收到所述定位數(shù)據(jù)包時(shí)先切換到發(fā)送模式向所述定位數(shù)據(jù)包對(duì)應(yīng)的手持設(shè)備發(fā)送ACK碼，再切回接收模式繼續(xù)接收信號(hào)。所述處理器根據(jù)所述定位數(shù)據(jù)包和該定位數(shù)據(jù)包的接收時(shí)刻確定該定位數(shù)據(jù)包對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳t和RSSI值并發(fā)送給所述服務(wù)器。手持設(shè)備以第一周期不斷地向外發(fā)射定位數(shù)據(jù)包，手持設(shè)備通過MCU定時(shí)器啟動(dòng)beacon數(shù)據(jù)包(定位數(shù)據(jù)包)發(fā)送，每個(gè)定位數(shù)據(jù)包包括唯一的設(shè)備ID號(hào)和預(yù)留部分?jǐn)?shù)據(jù)，發(fā)送beacon數(shù)據(jù)后，手持設(shè)備的RF模塊在一等待時(shí)間內(nèi)切換到接收模式，等待接收ACK碼確認(rèn)。若手持設(shè)備在發(fā)送所述定位數(shù)據(jù)包后的一個(gè)等待時(shí)間內(nèi)未收到所述ACK碼則以第三周期重發(fā)所述定位數(shù)據(jù)包，直至收到所述ACK碼后恢復(fù)以所述第一周期發(fā)射定位數(shù)據(jù)包。所述等待時(shí)間和第三周期的時(shí)長(zhǎng)都小于第一周期時(shí)長(zhǎng)。由此提高定位數(shù)據(jù)包傳輸?shù)目煽啃?，保證在S4中的每個(gè)時(shí)間窗口中都能有至少兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。

S3，所述服務(wù)器按所述時(shí)間戳將每根定向天線獲得的所述時(shí)間戳t、RSSI值作為數(shù)據(jù)點(diǎn)保存入定位信息庫(kù)中。每個(gè)定位數(shù)據(jù)包對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳t、RSSI值都具有其電位天線和時(shí)間戳屬性。作為一種可選方案，將該手持設(shè)備的ID和rssi值存放到服務(wù)器的定位信息庫(kù)中，所述定位信息庫(kù)采用hash表結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還包含每個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)間戳。

S4，所述服務(wù)器以第二周期開啟一時(shí)間窗口，每一時(shí)間窗口對(duì)應(yīng)每根定向天線都獲取所述定位信息庫(kù)中至少2個(gè)所述數(shù)據(jù)點(diǎn)，并以檢測(cè)函數(shù)f(t，rssi)對(duì)每根定向天線對(duì)應(yīng)的所述至少2個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行函數(shù)擬合獲得f1(t，rssi)、f2(t，rssi)、......fn(t，rssi)。檢測(cè)函數(shù)可以是f(t，rssi)＝at+rssi這類線性函數(shù)，也可以是拋物線函數(shù)或指數(shù)函數(shù)等，可以根據(jù)一個(gè)時(shí)間窗口中包含的最少數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量和數(shù)據(jù)點(diǎn)分布情況來具體選擇。

S5，所述服務(wù)器將所述檢測(cè)函數(shù)f(t，rssi)對(duì)t一階求導(dǎo)并對(duì)曲率求絕對(duì)值而獲得曲率k1、k2、......kn，每根定向天線對(duì)應(yīng)生成一曲率-時(shí)間曲線。所述S5中所述服務(wù)器根據(jù)邏輯回歸模型和所述曲率k1、k2、......kn為每根定向天線對(duì)應(yīng)生成一曲率-時(shí)間曲線，所述邏輯回歸模型為：

其中g(shù)(k)＝β₀+β₁k₁+β₂k₂+...+β_nk_n，β＝(β₀，β₁，...，β_n)^T是邏輯回歸模型參數(shù)，定義不出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)點(diǎn)的條件概率為：

其中y＝1|0分別表示異常數(shù)據(jù)點(diǎn)出現(xiàn)與不出現(xiàn)，假設(shè)有N個(gè)曲率構(gòu)成的總體K1、K2、......KN，從中隨機(jī)抽取了n個(gè)作為樣本，標(biāo)注為k1、k2、......kn，假定pi＝P(yi＝1|ki)為給定條件下得到y(tǒng)i＝1的條件概率，而在同樣條件下yi＝0的條件概率為P(yi＝0|ki)＝1-pi，得到一個(gè)觀測(cè)值的概率為：

P(yi)＝pi^yi(1-pi)^1-yi；

各項(xiàng)觀測(cè)值相互獨(dú)立，他們的聯(lián)合分布可以表示為各邊際分布的乘積：

式中n即n個(gè)觀測(cè)值，求出似然函數(shù)的值最大的參數(shù)估計(jì)，以求出參數(shù)β＝(β₀，β₁，...，β_n)，使上式取得最大值，并對(duì)其兩邊取對(duì)數(shù)得到：

求解出讓概率取得最大值的邏輯回歸模型參數(shù)向量β，代入上式，得到出現(xiàn)異常點(diǎn)的預(yù)測(cè)值：

k即所述由三維特征信息組合的特征向量。

作為一種實(shí)施例，所述S4中每個(gè)所述時(shí)間窗口取2個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)，所述檢測(cè)函數(shù)f(t，rssi)為線性函數(shù)，對(duì)每根定向天線對(duì)應(yīng)的2個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行線性函數(shù)擬合獲得所述f1(t，rssi)、f2(t，rssi)、......fn(t，rssi)；所述S5中服務(wù)器將所述線性的檢測(cè)函數(shù)f(t，rssi)對(duì)t一階求導(dǎo)獲得的曲率k1、k2、......kn都為線性函數(shù)的斜率，每根定向天線對(duì)應(yīng)生成一曲率-時(shí)間曲線。

作為另一種實(shí)施例，所述S4中每個(gè)所述時(shí)間窗口取大于2個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)，所述檢測(cè)函數(shù)f(t，rssi)為拋物線函數(shù)，對(duì)每根定向天線對(duì)應(yīng)的大于2個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行拋物線函數(shù)擬合獲得所述f1(t，rssi)、f2(t，rssi)、......fn(t，rssi)；所述S5中服務(wù)器將所述拋物線函數(shù)f(t，rssi)對(duì)t一階求導(dǎo)獲得的曲率k1、k2、......kn都為拋物線函數(shù)的曲率，每根定向天線對(duì)應(yīng)生成一曲率-時(shí)間曲線。

S6，如圖2所示，所述服務(wù)器根據(jù)所述曲率-時(shí)間曲線獲得大于有效閾值的多組曲率-時(shí)間關(guān)系曲線段，以時(shí)間戳為依據(jù)拼合所述多組曲率-時(shí)間關(guān)系曲線段生成一多天線曲率-時(shí)間關(guān)系曲線，以所述多天線曲率-時(shí)間關(guān)系曲線中每一峰值對(duì)應(yīng)一所述定向天線的位置而獲得所述手持設(shè)備的位置-時(shí)間定位曲線。所述多天線曲率-時(shí)間關(guān)系曲線中的橫坐標(biāo)為時(shí)間軸，縱坐標(biāo)為曲率。

在遠(yuǎn)離定向天線或主要處于其他定向天線信號(hào)中心時(shí)的曲率變化程度較小，無法達(dá)到所述有效閾值，因此不作為最后位置-時(shí)間定為曲線的配選曲線部分。而接近當(dāng)前定向天線時(shí)因?yàn)槎ㄏ蛱炀€只在一定角度上具有較大增益，且手持設(shè)備相對(duì)于定向天線的一側(cè)相對(duì)位置明顯變化，因此其曲率急速增加至達(dá)到峰值。本發(fā)明中預(yù)期手持設(shè)備的運(yùn)動(dòng)為人走路的勻速運(yùn)動(dòng)過程。

所述S6之后還包括：所述服務(wù)器還根據(jù)所述手持設(shè)備的位置-時(shí)間定位曲線和預(yù)存的地圖生成具有時(shí)間戳屬性的動(dòng)態(tài)軌跡圖。

所述S2中，所述射頻收發(fā)模塊如圖3所示包括無線收發(fā)天線切換開關(guān)、調(diào)制解調(diào)器、濾波器、低噪聲放大器；

所述無線收發(fā)天線切換開關(guān)在接收模式下通過所述定向天線接收手持設(shè)備以第一周期發(fā)射的信號(hào)，再經(jīng)過所述濾波器的濾波處理和低噪聲放大器的放大處理后由所述調(diào)制解調(diào)器解調(diào)處理獲得所述定位數(shù)據(jù)包。

所述S2中，所述射頻收發(fā)模塊如圖3所示還包括無線收發(fā)天線切換開關(guān)、功率放大器、壓控振蕩器、調(diào)制解調(diào)器；

所述處理器響應(yīng)接收到的所述定位數(shù)據(jù)包生成一ACK碼，所述ACK碼由所述調(diào)制解調(diào)器生成一調(diào)制信號(hào)發(fā)送給壓控振蕩器調(diào)節(jié)匹配的震蕩頻率后傳輸至功率放大器，由所述功率放大器進(jìn)行功率放大后通過所述無線收發(fā)天線切換開關(guān)切換為發(fā)射模式的定向天線向外發(fā)射，發(fā)射完成后再切回接收模式繼續(xù)接收信號(hào)。

讀取器一側(cè)的工作過程是：讀取器先開啟接收模式，具有定向和前后比的天線A和天線B形成如圖1所示的信號(hào)覆蓋區(qū)域。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備從A天線Da1區(qū)域進(jìn)入Da2區(qū)域邊界，讀取器通過A天線會(huì)收到一組關(guān)于A的beacon數(shù)據(jù)包，接收到數(shù)據(jù)包后，讀取器快速切換到發(fā)送模式，將ACK碼發(fā)送到對(duì)應(yīng)的移動(dòng)設(shè)備。讀取器接收到的beacon數(shù)據(jù)包包括有移動(dòng)設(shè)備的獨(dú)有ID號(hào)，通過計(jì)算每次的數(shù)據(jù)包信號(hào)量，得到這個(gè)beacon數(shù)據(jù)包的RSSI值，然后將該設(shè)備的ID和rssi存放到服務(wù)器的mcu存儲(chǔ)空間，空間采用hash表結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還包含每個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)間戳。處理器定時(shí)開啟一個(gè)時(shí)間窗口，將時(shí)間戳t和rssi形成一個(gè)函數(shù)f(t，rssi)，然后對(duì)f(t，rssi)用t求一階導(dǎo)數(shù)，得到斜率k值。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備從A天線Da1->Da2，然后從B天線Db2->Db1區(qū)域，就形成了一組(k1，k2，…..，kn)，采用邏輯回歸模型，可以得到如圖2所示的曲率-時(shí)間曲線。

通過如圖2所示的曲率-時(shí)間曲線就可以判斷移動(dòng)設(shè)備經(jīng)過的方向，是從A->B還從B->A，本發(fā)明中曲率都為曲率的絕對(duì)值，因此僅考慮曲率的大小二不考慮其正負(fù)。得到該數(shù)據(jù)后，讀頭通過LTE網(wǎng)絡(luò)，將每個(gè)移動(dòng)設(shè)備的方向數(shù)據(jù)送到后臺(tái)服務(wù)器。后臺(tái)收到不同讀取器的數(shù)據(jù)后，將讀取器ID和移動(dòng)設(shè)備ID對(duì)應(yīng)，形成移動(dòng)設(shè)備的路徑曲線，采用3D模型后，就可以得到移動(dòng)設(shè)備的空間位置。移動(dòng)設(shè)備可以通過緊急按鍵，將信息發(fā)送到后臺(tái)服務(wù)器后，后臺(tái)服務(wù)器可以通過查找，快速定位到移動(dòng)設(shè)備的位置。

手持設(shè)備一側(cè)的工作采用收發(fā)一體模式，有MCU定時(shí)器啟動(dòng)beacon數(shù)據(jù)包發(fā)送，每個(gè)數(shù)據(jù)包包括唯一的設(shè)備ID號(hào)和預(yù)留部分?jǐn)?shù)據(jù)，發(fā)送beacon數(shù)據(jù)后，RF切換到接收模式，接收ACK。

本發(fā)明主要解決GPS基站無法實(shí)現(xiàn)的室內(nèi)近距離(米級(jí))定位的難題，通過本發(fā)明可以準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)人流量統(tǒng)計(jì)及人員位置的定位。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種基于RSSI檢測(cè)的跟蹤定位系統(tǒng)，包括讀取器、服務(wù)器；

至少一個(gè)讀取器配置為使得信號(hào)范圍覆蓋所有可能的路徑，所述讀取器包括射頻收發(fā)模塊、處理器、2個(gè)或2個(gè)以上具有預(yù)定角度的定向天線，所述定向天線與射頻收發(fā)模塊連接，所述射頻收發(fā)模塊與處理器連接，所述處理器與一服務(wù)器連接通信；

所述射頻收發(fā)模塊用于：通過所述定向天線接收手持設(shè)備以第一周期發(fā)射的定位數(shù)據(jù)包；

所述處理器用于：根據(jù)所述定位數(shù)據(jù)包和該定位數(shù)據(jù)包的接收時(shí)刻確定該定位數(shù)據(jù)包對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳t和RSSI值并發(fā)送給所述服務(wù)器；

所述服務(wù)器用于：

按所述時(shí)間戳將每根定向天線獲得的所述時(shí)間戳t、RSSI值作為數(shù)據(jù)點(diǎn)保存入定位信息庫(kù)中；和

以第二周期開啟一時(shí)間窗口，每一時(shí)間窗口對(duì)應(yīng)每根定向天線都獲取所述定位信息庫(kù)中至少2個(gè)所述數(shù)據(jù)點(diǎn)，并以檢測(cè)函數(shù)f(t，rssi)對(duì)每根定向天線對(duì)應(yīng)的所述至少2個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行函數(shù)擬合獲得f1(t，rssi)、f2(t，rssi)、......fn(t，rssi)；和

將所述檢測(cè)函數(shù)f(t，rssi)對(duì)t一階求導(dǎo)獲得曲率k1、k2、......kn，每根定向天線對(duì)應(yīng)生成一曲率-時(shí)間曲線；和

根據(jù)所述曲率-時(shí)間曲線獲得大于有效閾值的多組曲率-時(shí)間關(guān)系曲線段，以時(shí)間戳為依據(jù)拼合所述多組曲率-時(shí)間關(guān)系曲線段生成一多天線曲率-時(shí)間關(guān)系曲線，以所述多天線曲率-時(shí)間關(guān)系曲線中每一峰值對(duì)應(yīng)一所述定向天線的位置而獲得所述手持設(shè)備的位置-時(shí)間定位曲線。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)這些特征和實(shí)施例進(jìn)行各種改變或等同替換。另外，在本發(fā)明的教導(dǎo)下，可以對(duì)這些特征和實(shí)施例進(jìn)行修改以適應(yīng)具體的情況及材料而不會(huì)脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明不受此處所公開的具體實(shí)施例的限制，所有落入本申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍內(nèi)的實(shí)施例都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。