一種定位方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種定位方法和系統(tǒng)，包括：待定位目標(biāo)與定位區(qū)域內(nèi)參與定位的錨節(jié)點進(jìn)行通訊，并獲取待定位目標(biāo)與每一參與定位的錨節(jié)點之間的通訊時的用于定位的無線信號特征；將參與定位的錨節(jié)點中每兩個錨節(jié)點分為一個定位組，并針對每一定位組執(zhí)行以下操作：確定定位組內(nèi)兩個錨節(jié)點之間的參考位置，并根據(jù)待定位目標(biāo)與兩個錨節(jié)點之間的無線信號特征確定與參考位置之間的位置關(guān)系；根據(jù)獲得所有定位組確定的待定位節(jié)點與參考位置的位置關(guān)系，確定待定位節(jié)點的位置。
【專利說明】
-種定位方法和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及定位技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種定位方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 名詞解釋；
[0003] (1)錯節(jié)點(或稱為信標(biāo)節(jié)點），是指預(yù)先布設(shè)的一種具有通訊能力的節(jié)點，通常需 要在待定位區(qū)域內(nèi)設(shè)置一個或多個錯節(jié)點W進(jìn)行定位;錯節(jié)點的數(shù)量和布置方式會影響定 位的精度。
[0004] (2)待定位目標(biāo)，是指具有通訊能力的一種設(shè)備，在進(jìn)入到待定位區(qū)域后通過與錯 節(jié)點進(jìn)行通訊來進(jìn)行定位。在本發(fā)明實施例中，錯節(jié)點可W是任何具有通訊能力的設(shè)備，包 括但不限于:智能手環(huán)、移動終端、智能手表等。
[0005] 定位是一種非常常用的技術(shù)，精確的定位是導(dǎo)航等很多技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)。無線定 位是一種非常常用的定位技術(shù)，傳統(tǒng)的定位技術(shù)包括：
[0006] GPS定位方法，是指具有通訊功能的定位目標(biāo)通過衛(wèi)星信號進(jìn)行定位，W實現(xiàn)精確 的室外定位，但是在室內(nèi)時定位精度極差。
[0007] Wi-Fi信號地圖定位方法，利用無線信號的強度進(jìn)行定位;在定位之前需要將待定 位區(qū)域進(jìn)行細(xì)分，然后通過實測獲得每一區(qū)域的無線信號特征。運種定位方法廣泛應(yīng)用在 室內(nèi)定位領(lǐng)域，但是需要大量的先期訓(xùn)練數(shù)據(jù)才能夠構(gòu)建出準(zhǔn)確的Wi-Fi信號地圖，且訓(xùn)練 數(shù)據(jù)的數(shù)量和新鮮程度直接影響W后定位的精度。其中，典型的一種無線信號特征可W是 無線信號強度;待定位目標(biāo)只需能夠與Ξ個錯節(jié)點進(jìn)行通訊，就可W利用Ξ個錯節(jié)點的信 號強度采用Ξ點定位的方式進(jìn)行定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種定位方法和系統(tǒng)，可W進(jìn)行無訓(xùn)練的定位。
[0009] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實施例提出了一種定位方法，包括：
[0010] 待定位目標(biāo)與定位區(qū)域內(nèi)參與定位的錯節(jié)點進(jìn)行通訊，并獲取待定位目標(biāo)與每一 參與定位的錯節(jié)點之間的通訊時的用于定位的無線信號特征；
[0011] 將參與定位的錯節(jié)點中每兩個錯節(jié)點分為一個定位組，并針對每一定位組執(zhí)行W 下操作：確定定位組內(nèi)兩個錯節(jié)點之間的參考位置，并根據(jù)待定位目標(biāo)與兩個錯節(jié)點之間 的無線信號特征確定與參考位置之間的位置關(guān)系；
[0012] 根據(jù)獲得所有定位組確定的待定位節(jié)點與參考位置的位置關(guān)系，確定待定位節(jié)點 的位置。
[0013] 其中，所述無線信號特征為信號強度或無線信號到達(dá)時間。
[0014] 其中，所述兩個錯節(jié)點之間的參考位置為兩個錯節(jié)點的位置之間的中間線或中垂 面;其中所述中間線或中垂面上的每一個點到兩個錯節(jié)點的距離相等。
[0015] 其中，根據(jù)獲得所有定位組確定的待定位節(jié)點與參考位置的位置關(guān)系，確定待定 位節(jié)點的位置，具體包括：
[0016] 根據(jù)每一定位組確定的中間線或中垂面，確定待定位目標(biāo)位于中間線或中垂面的 哪一側(cè)，W確定待定位目標(biāo)相對于該定位組所處的區(qū)域；
[0017] 將所有定位組確定的待定位目標(biāo)所處的區(qū)域之間執(zhí)行"與"操作，W確定待定位目 標(biāo)在所述定位區(qū)域中的位置。
[0018] 其中，所述待定位目標(biāo)與定位區(qū)域內(nèi)參與定位的錯節(jié)點進(jìn)行通訊，并獲取待定位 目標(biāo)與每一參與定位的錯節(jié)點之間的通訊時的用于定位的無線信號特征，具體包括：
[0019] 所述待定位目標(biāo)發(fā)送無線信號，所述錯節(jié)點接收該無線信號W獲取用于定位的無 線信號特征；
[0020] 或
[0021 ]所述錯節(jié)點發(fā)送無線信號，所述待定位目標(biāo)接收該無線信號W獲取用于定位的無 線信號特征。
[0022] 其中，所述參與定位的錯節(jié)點為定位區(qū)域內(nèi)能夠與待定位目標(biāo)進(jìn)行通訊的所有錯 節(jié)點，
[0023] 或
[0024] 所述參與定位的錯節(jié)點為定位區(qū)域內(nèi)能夠與待定位目標(biāo)進(jìn)行通訊的所有錯節(jié)點 中滿足預(yù)設(shè)條件的錯節(jié)點。
[0025] 其中，所述預(yù)設(shè)條件為:錯節(jié)點與待定位目標(biāo)之間信號強度闊值，
[0026] 或，
[0027] 錯節(jié)點與待定位目標(biāo)之間無線信號到達(dá)時間闊值。
[0028] 同時，本發(fā)明實施例還提出了一種定位系統(tǒng)，包括設(shè)置在定位區(qū)域內(nèi)用于對待定 位目標(biāo)進(jìn)行定位的錯節(jié)點，所述系統(tǒng)還包括：
[0029] 無線信號特征獲取模塊，用于獲取待定位目標(biāo)與定位區(qū)域內(nèi)參與定位的錯節(jié)點進(jìn) 行通訊，并獲取待定位目標(biāo)與每一參與定位的錯節(jié)點之間的通訊時的用于定位的無線信號 特征；
[0030] 粗定位模塊，用于將參與定位的錯節(jié)點中每兩個錯節(jié)點分為一個定位組，并針對 每一定位組執(zhí)行W下操作:確定定位組內(nèi)兩個錯節(jié)點之間的參考位置，并根據(jù)待定位目標(biāo) 與兩個錯節(jié)點之間的無線信號特征確定與參考位置之間的位置關(guān)系；
[0031] 精定位模塊，用于根據(jù)獲得所有定位組確定的待定位節(jié)點與參考位置的位置關(guān) 系，確定待定位節(jié)點的位置。
[0032] 其中，所述無線信號特征為信號強度或無線信號到達(dá)時間。
[0033] 其中，所述兩個錯節(jié)點之間的參考位置為兩個錯節(jié)點的位置之間的中間線或中垂 面;其中所述中間線或中垂面上的每一個點到兩個錯節(jié)點的距離相等。
[0034] 其中，根據(jù)獲得所有定位組確定的待定位節(jié)點與參考位置的位置關(guān)系，確定待定 位節(jié)點的位置，具體包括：
[0035] 根據(jù)每一定位組確定的中間線或中垂面，確定待定位目標(biāo)位于中間線或中垂面的 哪一側(cè)，W確定待定位目標(biāo)相對于該定位組所處的區(qū)域；
[0036] 將所有定位組確定的待定位目標(biāo)所處的區(qū)域之間執(zhí)行"與"操作，W確定待定位目 標(biāo)在所述定位區(qū)域中的位置。
[0037] 其中，所述待定位目標(biāo)與定位區(qū)域內(nèi)參與定位的錯節(jié)點進(jìn)行通訊，并獲取待定位 目標(biāo)與每一參與定位的錯節(jié)點之間的通訊時的用于定位的無線信號特征，具體包括：
[0038] 所述待定位目標(biāo)發(fā)送無線信號，所述錯節(jié)點接收該無線信號W獲取用于定位的無 線信號特征；
[0039] 或
[0040] 所述錯節(jié)點發(fā)送無線信號，所述待定位目標(biāo)接收該無線信號W獲取用于定位的無 線信號特征。
[0041] 其中，所述參與定位的錯節(jié)點為定位區(qū)域內(nèi)能夠與待定位目標(biāo)進(jìn)行通訊的所有錯 節(jié)點，
[0042] 或
[0043] 所述參與定位的錯節(jié)點為定位區(qū)域內(nèi)能夠與待定位目標(biāo)進(jìn)行通訊的所有錯節(jié)點 中滿足預(yù)設(shè)條件的錯節(jié)點。
[0044] 其中，所述預(yù)設(shè)條件為:錯節(jié)點與待定位目標(biāo)之間信號強度闊值，
[0045] 或，
[0046] 錯節(jié)點與待定位目標(biāo)之間無線信號到達(dá)時間闊值。
[0047] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：
[0048] 上述技術(shù)方案通過兩兩錯節(jié)點之間劃分參考線并根據(jù)待定位節(jié)點與每一參考線 之間位置關(guān)系來唯一的確定待定位節(jié)點的位置，運種方式無需預(yù)先測量定位區(qū)域內(nèi)每一位 置的信號強度，就可W比較精確的確定出待定位節(jié)點的位置，W實現(xiàn)區(qū)域定位。本發(fā)明實施 例的方法和系統(tǒng)不僅可W用于室內(nèi)定位，也可W用于任何已經(jīng)預(yù)設(shè)了錯節(jié)點的區(qū)域。
【附圖說明】
[0049] 圖1為本發(fā)明實施例的一種典型的實施方式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050] 圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的方法進(jìn)行定位的結(jié)果的示意圖；
[0051] 圖3為圖2定位后再進(jìn)行數(shù)據(jù)融合的示意圖。
【具體實施方式】
[0052] 為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具 體實例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0053] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實施例提出了一種定位方法，包括：
[0054] 待定位目標(biāo)與定位區(qū)域內(nèi)參與定位的錯節(jié)點進(jìn)行通訊，并獲取待定位目標(biāo)與每一 參與定位的錯節(jié)點之間的通訊時的用于定位的無線信號特征；
[0055] 將參與定位的錯節(jié)點中每兩個錯節(jié)點分為一個定位組，并針對每一定位組執(zhí)行W 下操作：確定定位組內(nèi)兩個錯節(jié)點之間的參考位置，并根據(jù)待定位目標(biāo)與兩個錯節(jié)點之間 的無線信號特征確定與參考位置之間的位置關(guān)系；
[0056] 根據(jù)獲得所有定位組確定的待定位節(jié)點與參考位置的位置關(guān)系，確定待定位節(jié)點 的位置。
[0057] 同時，本發(fā)明實施例還提出了一種定位系統(tǒng)，包括設(shè)置在定位區(qū)域內(nèi)用于對待定 位目標(biāo)進(jìn)行定位的錯節(jié)點，所述系統(tǒng)還包括：
[0058] 無線信號特征獲取模塊，用于獲取待定位目標(biāo)與定位區(qū)域內(nèi)參與定位的錯節(jié)點進(jìn) 行通訊，并獲取待定位目標(biāo)與每一參與定位的錯節(jié)點之間的通訊時的用于定位的無線信號 特征；
[0059] 粗定位模塊，用于將參與定位的錯節(jié)點中每兩個錯節(jié)點分為一個定位組，并針對 每一定位組執(zhí)行W下操作:確定定位組內(nèi)兩個錯節(jié)點之間的參考位置，并根據(jù)待定位目標(biāo) 與兩個錯節(jié)點之間的無線信號特征確定與參考位置之間的位置關(guān)系；
[0060] 精定位模塊，用于根據(jù)獲得所有定位組確定的待定位節(jié)點與參考位置的位置關(guān) 系，確定待定位節(jié)點的位置。
[0061 ]下面W-個具體的例子來對上述技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說明：：
[0062] 步驟1、第i個錯節(jié)點的位置信息為dl=(Xl，yl，Zl);待定位目標(biāo)W固定頻率發(fā)射無 線信息，第i個錯節(jié)點在預(yù)定時間窗內(nèi)接收到的信號強度向量為1?1={加，則，一，加}，其中 m為預(yù)定時間窗內(nèi)應(yīng)接收到的所有信號；
[0063] 步驟2、對第i個錯節(jié)點的信號強度向量為Ri進(jìn)行預(yù)處理:所述預(yù)處理包括降噪、數(shù) 值擴充、利用滑窗進(jìn)行處理;其中數(shù)據(jù)擴充是指：由于信號傳輸有可能損失，因此如果兩次 信號之間接收到信號，則將其對應(yīng)的rix記數(shù)值為0;然后計算平均信號強度ri;
[0064] 步驟3、獲取平均信號強度ri和信號強度與距離的關(guān)系 [00化]；Ti = A-10nlgdi
[0066] 其中A為發(fā)射功率對應(yīng)的信號強度，η表示衰減因子；
[0067] 步驟4、估算待定位目標(biāo)與錯節(jié)點i之間的距離為：
[006引
[0069] 步驟5、基于計算的N個距離數(shù)值{dl，d2, . . .，dN}{dl，d2, . . .，dN}，使用加權(quán)k近鄰 weighted k-nearest neiglibor方法，在N個數(shù)值中選取k個最小數(shù)值及其對應(yīng)的錯節(jié)點位 置{山油，...，dk}，且其中的k個錯節(jié)點的位置為：
[0070] Kxi，yi，z〇，(X2，y2，Z2)，. . .，(xk，yk，zkM
[0071] 步驟6、確定第i個錯節(jié)點的權(quán)重數(shù)值wi，并依據(jù)所有錯節(jié)點的權(quán)重數(shù)值計算總權(quán) 重數(shù)值
[0072] 步驟7、預(yù)估待定位節(jié)點的位置{x，y，z}為：
[0073]
[0074] 步驟8、基于每對錯節(jié)點的信號強度縮小定位區(qū)域，具體包括：
[007引對于兩個錯節(jié)點巧Rj的位置(xi，yi，zi)和(xj，yj，zj)，確定兩個錯節(jié)點作中垂面； 判斷如果ri>n，選取靠近接收器i的區(qū)域；
[0076] 對于每對接收器進(jìn)行區(qū)域劃分，選出所有交集部分記為P;
[0077] 步驟9、判斷步驟7中預(yù)估的待定位節(jié)點的位置{x，y，z}是否位于步驟8劃分的區(qū)域 P中；如果是則將該預(yù)估的待定位節(jié)點的位置確定為最終定位位置;否則從區(qū)域P中選取距 離估算節(jié)點{x，y，z}最近的節(jié)點{x°，y-，z^}作為最終定位位置。
[0078] W上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可W做出若干改進(jìn)和潤飾，運些改進(jìn)和潤飾也 應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種定位方法，其特征在于，包括： 待定位目標(biāo)與定位區(qū)域內(nèi)參與定位的錨節(jié)點進(jìn)行通訊，并獲取待定位目標(biāo)與每一參與 定位的錨節(jié)點之間的通訊時的用于定位的無線信號特征； 將參與定位的錨節(jié)點中每兩個錨節(jié)點分為一個定位組，并針對每一定位組執(zhí)行以下操 作：確定定位組內(nèi)兩個錨節(jié)點之間的參考位置，并根據(jù)待定位目標(biāo)與兩個錨節(jié)點之間的無 線信號特征確定與參考位置之間的位置關(guān)系； 根據(jù)獲得所有定位組確定的待定位節(jié)點與參考位置的位置關(guān)系，確定待定位節(jié)點的位 置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述無線信號特征為信號強度或無線 信號到達(dá)時間。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述兩個錨節(jié)點之間的參考位置為兩 個錨節(jié)點的位置之間的中間線或中垂面;其中所述中間線或中垂面上的每一個點到兩個錨 節(jié)點的距離相等。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的定位方法，其特征在于，根據(jù)獲得所有定位組確定的待定位節(jié) 點與參考位置的位置關(guān)系，確定待定位節(jié)點的位置，具體包括： 根據(jù)每一定位組確定的中間線或中垂面，確定待定位目標(biāo)位于中間線或中垂面的哪一 偵U，以確定待定位目標(biāo)相對于該定位組所處的區(qū)域； 將所有定位組確定的待定位目標(biāo)所處的區(qū)域之間執(zhí)行"與"操作，以確定待定位目標(biāo)在 所述定位區(qū)域中的位置。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述待定位目標(biāo)與定位區(qū)域內(nèi)參與定 位的錨節(jié)點進(jìn)行通訊，并獲取待定位目標(biāo)與每一參與定位的錨節(jié)點之間的通訊時的用于定 位的無線信號特征，具體包括： 所述待定位目標(biāo)發(fā)送無線信號，所述錨節(jié)點接收該無線信號以獲取用于定位的無線信 號特征； 或 所述錨節(jié)點發(fā)送無線信號，所述待定位目標(biāo)接收該無線信號以獲取用于定位的無線信 號特征。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述參與定位的錨節(jié)點為定位區(qū)域內(nèi) 能夠與待定位目標(biāo)進(jìn)行通訊的所有錨節(jié)點， 或 所述參與定位的錨節(jié)點為定位區(qū)域內(nèi)能夠與待定位目標(biāo)進(jìn)行通訊的所有錨節(jié)點中滿 足預(yù)設(shè)條件的錨節(jié)點。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的定位方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)條件為:錨節(jié)點與待定位目 標(biāo)之間信號強度閾值， 或， 錨節(jié)點與待定位目標(biāo)之間無線信號到達(dá)時間閾值。8. -種定位系統(tǒng)，包括設(shè)置在定位區(qū)域內(nèi)用于對待定位目標(biāo)進(jìn)行定位的錨節(jié)點，其特 征在于，所述系統(tǒng)還包括： 無線信號特征獲取模塊，用于獲取待定位目標(biāo)與定位區(qū)域內(nèi)參與定位的錨節(jié)點進(jìn)行通 訊，并獲取待定位目標(biāo)與每一參與定位的錨節(jié)點之間的通訊時的用于定位的無線信號特 征； 粗定位模塊，用于將參與定位的錨節(jié)點中每兩個錨節(jié)點分為一個定位組，并針對每一 定位組執(zhí)行以下操作:確定定位組內(nèi)兩個錨節(jié)點之間的參考位置，并根據(jù)待定位目標(biāo)與兩 個錨節(jié)點之間的無線信號特征確定與參考位置之間的位置關(guān)系； 精定位模塊，用于根據(jù)獲得所有定位組確定的待定位節(jié)點與參考位置的位置關(guān)系，確 定待定位節(jié)點的位置。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的定位方法，其特征在于，所述兩個錨節(jié)點之間的參考線為兩個 錨節(jié)點的位置之間的中間線或中垂面;其中所述中間線或中垂面上的每一個點到兩個錨節(jié) 點的距離相等。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的定位方法，其特征在于，其中所述精定位模塊執(zhí)行以下操作： 根據(jù)每一定位組確定的中間線或中垂面，確定待定位目標(biāo)位于中間線或中垂面的哪一 偵U，以確定待定位目標(biāo)相對于該定位組所處的區(qū)域； 將所有定位組確定的待定位目標(biāo)所處的區(qū)域之間執(zhí)行"與"操作，以確定待定位目標(biāo)在 所述定位區(qū)域中的位置。
【文檔編號】H04W64/00GK106060777SQ201610395327
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】宋磊, 房高麗, 翁建
【申請人】宋磊