基於移動錨節點的異步定位方法
2023-10-09 14:33:19
基於移動錨節點的異步定位方法
【專利摘要】本發明提出一種基於移動錨節點的異步定位方法。該方法利用室外手持智能設備的用戶作為錨節點，獲取他的較高精度的位置GPS信息，通過無線通信發給室內待定位的節點。使用無線通信的目的除了傳送GPS信息外，還可以通過測量信號的衰減強度推測通信雙方的距離。在此基礎上可以利用三邊測量或三角定位等方法計算室內節點的位置。本發明針對室外節點數量較少的情況，提出基於移動錨節點的異步定位方法。通過分時測量和錨節點的移動，獲取多個虛擬錨節點的位置，然後通過權值篩選出其中較優的三個位置。最後，計算出室內節點當前的坐標信息。該方法提供一種增強室內定位方法可操作性的新思路。
【專利說明】基於移動錨節點的異步定位方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於移動網際網路應用【技術領域】，特別是一種在基於移動錨節點的異步定位方法中，確定用戶室內位置的方法。
【背景技術】
[0002]近年來，網際網路與移動通信技術相結合為移動用戶提供了不少增值服務，基於位置信息的服務越來越受到人們的青睞。其中室內定位可用於信息查詢、急救服務、人員跟蹤、定位廣告等，為人們的生產和生活帶來了很大的便捷。
[0003]目前，室外定位技術有比較成熟的GPS定位和移動通信系統的定位等，並具有較高的精度。對於室內定位技術，主要採用基於錨節點的無線信號距離測量定位。例如，基於WiFi的定位方法，它覆蓋廣泛，適合大規模定位應用，並有較高的定位精度，但是這種方法一般前期需要採集大量的無線信號數據，不僅耗費大量人力物力，而且系統可移植性也比較差，而另外的ー種基於短距離無線通信的定位方法，雖然可以達到很高的精度，但是一般都需要額外的設備，成本很高。針對以上這些問題，可以利用室外節點作為錨節點，提供室內節點所需的較精確定位信息。然而，可用室外節點的數量往往不能滿足要求。
[0004]本發明的目的在於針對現有室內定位方法的不足，提出一種基於移動錨節點的異步定位方法，通過錨節點的移動來虛擬多個錨節點位置，並用權值進行篩選。
[0005]本發明方法包括待定位節點、移動錨節點和異步定位算法。
[0006]所述待定位節點處於室內，並有無線通信功能。
[0007]所述移動錨節點處於室外，具有無線通信功能，並具有移動能力。
[0008]所述異步定位算法，通過移動錨節點的移動，虛擬三個及以上的錨節點位置，從而實現異步的三邊測量定位。
[0009]本發明的有益效果:
[0010]本發明提出的室內定位方法著重解決當前室內定位方法的一些缺點，例如前期需要耗費大量人力物カ調研，系統的移植性差，成本高；室外輔助室內的定位方法對室外錨節點和環境要求較高等缺點。該方法為室內定位方法提供了一種新的思路。(I)利用單個室外錨節點的時空移動，達到多個錨節點定位的效果，充分的利用無線設備的硬體和軟體資源，並提高定位的可用性；(2)通過單個錨節點的多次復用，可以減少不同節點無線信號特徵的差異，從而降低誤差；(3)通過權值篩選虛擬位置，可以提高定位精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為單錨節點室外輔助室內定位方法的系統示意圖；
[0012]圖2為三邊測量定位方法的示意圖。
【具體實施方式】
[0013]本發明提出一種基於室外單錨節點輔助室內定位的方法，如圖1所示。該方法利用室外節點帶有的無線設備和具有較高位置精度的GPS信息。當開啟設備信號源後，其他無線設備可以檢測到該信號源，並連接到該信號源。這個功能除了提供通信之外，還可根據信號的強度信息，計算出兩個節點之間的距離信息。最後，通過室內室外節點的交互，室內節點根據多個點的數據信息計算出節點當前的坐標信息。本發明通過利用単一錨節點的多次移動，如圖1所示，該錨節點分別從位置A移動到位置B，再移動到位置C。並在三個位置通過無線通信和室內節點交換了信號強度及GPS數據等。如圖2所示，室內節點篩選出三個可用的室外錨節點位置數據，通過三邊測量定位算法，計算出自己的位置P點。
[0014]本發明方法具體包括以下步驟:
[0015]步驟(1)無線通信:位於室內的待定位節點開啟室內無線設備的無線通信功能以供其它節點連接；
[0016]步驟(2)連接源點無線設備:室外節點打開室外無線設備無線捜索功能，並連接到室內無線設備；
[0017]步驟(3)數據發送:室外節點作為錨節點根據當前的無線信號的強度信息轉換成距離信息，然後將距離信息、GPS信息和標識信息一同通過無線連接發送給室內的節點，所述的GPS信息包括緯度信息和時間戳信息，所述標識信息用來標識該室外節點的數據；
[0018]步驟(4)位置移動:室外節點進行移動位置，重複步驟(3)，至少兩次。例如，附圖1所示，室外節點從原來的位置A移動到了位置B，然後又從位置B移動到了位置C。
[0019]步驟(5)數據接收:在設定時間範圍內，室內節點至少分三次或更多收到移動錨節點的三個不同定位數據信息，然後進入步驟(6)；
[0020]步驟(6)確定算法參數:根據步驟(4)中移動錨節點的多個不同位置，根據權值確定最可靠的三個位置 數據。
[0021]步驟(7)分析數據:分析步驟(5)中接收到的信息，得到經緯度信息，距離信息，針對步驟(6)中的三個位置結合三邊測量定位算法可以推算出室內節點的可能位置。
[0022]步驟(8)位置計算:根據步驟(7)中的計算得到的多個位置，選取任意位置或者各個位置的中心位置作為最終位置。
[0023]具體就是:以室外的已知點作為圓心，室內的未知點與室外的已知點之間的距離為半徑畫圓，至少結合三個這樣的數據，這些圓的交集就是室內的未知點的可能位置，如附圖2所示。下面是三邊測量定位方法的公式:
C = (「' - /,'T + (「丨-/へ:廠
[0024]< r； = (/' - Px)- + (/', - Pv)-
K = {cx- pxf +(cy- pyf
[0025]結合附圖2來說明上面三個公式中參數的含義:a (ax, ay)，b (bx, by)，c (cx, cy)分別表示室外的已知點的坐標，ra, rb, rc表示前面三個點到未知點p (px, py)的距離。
[0026]步驟(8)由於誤差，步驟(7)中可能得不到如附圖2中所示的情況——三個圓交於一點，而是會得到ー些可能的位置，這裡可以任取其中一個或者取這些位置的中心或形心作為最後的位置。
【權利要求】
1.基於移動錨節點的異步定位方法，其特徵在於該方法包括待定位節點、移動錨節點和異步定位算法: 所述待定位節點處於室內，並有無線通信功能； 所述移動錨節點處於室外，具有無線通信功能，並具有移動能力； 所述異步定位算法，通過移動錨節點的移動，虛擬三個及以上的錨節點位置，從而實現異步的三邊測量定位； 所述的異步定位算法包括以下步驟: 步驟(I)無線通信:位於室內的待定位節點開啟室內無線設備的無線通信功能以供其它節點連接； 步驟(2)連接源點無線設備:室外節點打開室外無線設備無線捜索功能，並連接到室內無線設備； 步驟(3)數據發送:室外節點作為錨節點根據當前的無線信號的強度信息轉換成距離信息，然後將距離信息、GPS信息和標識信息一同通過無線連接發送給室內的節點，所述的GPS信息包括緯度信息和時間戳信息，所述標識信息用來標識該室外節點的數據； 步驟(4)位置移動:室外節點進行移動位置，重複步驟(3)，至少兩次； 步驟(5)數據接收:在設定時間範圍內，室內節點分三次或更多收到移動錨節點的三個不同定位數據信息，然後進入步驟(6)； 步驟(6)確定算法參數:根據步驟(4)中移動錨節點的多個不同位置，根據權值確定最可靠的三個位置數據； 步驟(7)分析數據:分析步驟(5)中接收到的數據信息，得到經緯度信息和距離信息，針對步驟(6)中的三個位置結合三邊測量定位算法推算出室內待定位節點的可能位置；步驟(8)位置計算:根據步驟(7)中計算得到的多個位置，任取其中一個或者取這些位置的中心或形心位置為最終位置。
【文檔編號】H04W64/00GK103607769SQ201310522700
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月28日 優先權日:2013年10月28日
【發明者】傅婷婷, 周曉軍, 劉鵬, 徐彪 申請人:杭州電子科技大學