專利名稱：無線定位方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定位技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無線定位方法、無線定位裝 置和無線定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無線定位系統(tǒng)可以通過無線信號對人員和物體的位置進(jìn)行4企測。全球定位系統(tǒng)(GPS, Global Position System)是目前應(yīng)用得最廣泛最成熟的定位系統(tǒng)。 它通過授時和測距對用戶節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，具有定位精度高、實(shí)時性好、抗千擾 能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但是GPS定位適用于無遮擋的室外環(huán)境，用戶節(jié)點(diǎn)通常比較 復(fù)雜，成本也比較高，這使得它并不適合于低成本的室內(nèi)定位方案。一般的室內(nèi)定位系統(tǒng)是通過在室內(nèi)布置一定數(shù)量的固定節(jié)點(diǎn)，收集移動節(jié) 點(diǎn)的相關(guān)信息，通過運(yùn)算得到移動節(jié)點(diǎn)的位置。按照定位結(jié)果的性質(zhì)，可把定 位分為符號定位和坐標(biāo)定位。符號定位只是說明一個空間范圍，比如某個房間 內(nèi)；坐標(biāo)定位則需要給出具體的物理坐標(biāo)，如平面坐標(biāo)或三維空間坐標(biāo)。 一般 可以認(rèn)為符號定位更粗略一些。進(jìn)行定位計算，需要以所述固定節(jié)點(diǎn)和移動節(jié) 點(diǎn)之間的距離值為基礎(chǔ)，用來進(jìn)行測距計算的方法有信號到達(dá)時間、信號到 達(dá)時間差、信號到達(dá)角度和接收信號強(qiáng)度指示(RSSI, Received Signal Strength Indicator)等。其中基于接收信號強(qiáng)度RSSI的測距技術(shù)具有成本低、所需設(shè) 備少、適用距離遠(yuǎn)、易獲取的特點(diǎn)，更適合于低能耗、低成本的室內(nèi)定位方案。 下面以RSSI為例，對測距技術(shù)作一簡要說明。根據(jù)電磁波傳播的弗里斯(Friis)傳播模型，可以得到信號強(qiáng)度與接收機(jī) 和發(fā)射機(jī)之間的距離關(guān)系的表達(dá)式，這里稱作Friis公式，該公式的一種表達(dá) 形式是<formula>formula see original document page 6</formula>(1 )上式中，尸(r)是一給定節(jié)點(diǎn)接收到的無線信號的對數(shù)功率，該給定節(jié)點(diǎn)與一給定發(fā)射機(jī)(固定節(jié)點(diǎn))的距離為r; r。是事先取好的相對發(fā)射機(jī)的參考距 離；P(r。)是距離發(fā)射機(jī)為參考距離處接收到的無線信號對數(shù)功率；參數(shù)a是路 徑損耗指數(shù)。更進(jìn)一步地，如果考慮穿墻的信號衰減，有如下的經(jīng)驗(yàn)公式戶O) = ) — 10" log(r / [) — / !^」F ( 2 )其中，/是發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間所隔墻的數(shù)目；^4F是隔墻衰減因子。從以上公式可以看出，戶(r)和r之間具有——映射關(guān)系，在尸(O、 P(r。)、 r。 和"等參數(shù)已知的情況下，通過戶(r)就可以獲得距離值r。另外，F(xiàn)riis公式有 多種表達(dá)形式，可以根據(jù)不同的應(yīng)用條件做等價變換。在獲得移動節(jié)點(diǎn)到多個固定節(jié)點(diǎn)的距離值后，根據(jù)距離參數(shù)，使用定位算 法可獲得移動節(jié)點(diǎn)的位置。目前的一些定位算法有三邊測量法、最大似然估計 法和質(zhì)心定位算法等。其中，三邊測量法首先是根據(jù)上述的公式(1 )，計算得到三個固定節(jié)點(diǎn)與 移動節(jié)點(diǎn)之間的距離參數(shù)。，/ = 1，2,3 。假設(shè)三個固定節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為<formula>formula see original document page 7</formula>, 移動節(jié)點(diǎn)的待定坐標(biāo)為(&,凡)，三個固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)之間的距離為 C，f = 1,2,3。由勾股定理，可以得到<formula>formula see original document page 7</formula> 對/ = U,3 (3) 消去未知元的二次項(xiàng)，得到關(guān)于^和少"的線性方程<formula>formula see original document page 7</formula>(4)整理得:<formula>formula see original document page 7</formula>寫成線性矩陣形式就是 2<formula>formula see original document page 7</formula>(5)(6)上式中，等號最左側(cè)矩陣與右側(cè)向量均為已知，從而可計算得到移動節(jié)點(diǎn) 的位置坐標(biāo)。由于無線信號本身的不穩(wěn)定，以及環(huán)境條件的復(fù)雜，造成基于RSSI值計算得到的固定節(jié)點(diǎn)和移動節(jié)點(diǎn)之間的距離值的誤差較大，因而導(dǎo)致基于誤差較 大的距離值求出的移動節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)的結(jié)果也有較大誤差。最大似然估計法(Maximum Likelihood Estimation)定位，是通過多個， 通常是4個以上，固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)之間的距離來計算移動節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，采 用較多的固定節(jié)點(diǎn)，以提供冗余信息，減小誤差假設(shè)已知n個固定節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為0,，兀),(;c2,h)，(^A),…,(^，凡)，它們到移 動節(jié)點(diǎn)M的距離分別為/^2,。,…,；，移動節(jié)點(diǎn)的未知坐標(biāo)為(&，凡)，那么可以 得到下面關(guān)系式(w個方程)—x )2+(乂-凡)2 =";2, 對/ = 1，2，3,...," (7)從第一個方程開始，每個方程分別減去最后一個方程，得<formula>formula see original document page 8</formula>(8)整理得:<formula>formula see original document page 8</formula>(9)寫成線性矩陣形式就是:<formula>formula see original document page 8</formula>其中，才巴上式簡記為<formula>formula see original document page 8</formula>、凡按照最小二乘原理，我們可以通過計算|一-6|2的最小值來得到未知坐標(biāo) (&，凡)的最優(yōu)解。因此只需求l^-《的最小值?！丁?) = J^4rM —2(義Y6) + W ( 11 )若要上面(11)式取值最小，需其梯度為0，亦即2^1-2^ = 0 o (12) 當(dāng)矩陣^為滿秩的情形時，方程(ll)有唯一解。由此得到移動節(jié)點(diǎn)的坐 標(biāo)為h(力)-Y6 (13)采用最小二乘原理，從移動節(jié)點(diǎn)的角度看來，近處的固定節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的誤差 與遠(yuǎn)處節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的誤差對于最后結(jié)果造成的影響是相同的。但是，由于無線信 道本身的特性，遠(yuǎn)處的信號強(qiáng)度波動比近處的信號強(qiáng)度的波動要大，因此，遠(yuǎn) 處的固定節(jié)點(diǎn)的距離誤差也就較大。最終由于遠(yuǎn)處節(jié)點(diǎn)的信號波動，造成最后 定位結(jié)果的波動(誤差)也就較大。在實(shí)踐中，為了避免這種現(xiàn)象， 一般要求 采用較多的固定節(jié)點(diǎn)參與計算。但受限于計算的復(fù)雜度， 一般選取"=4，即4 個固定節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)來進(jìn)行計算，此時，這種方法還是不能有效地利用收集到的 更多數(shù)據(jù)，以減小誤差。質(zhì)心定位算法多邊形的幾何中心稱為質(zhì)心，多邊形頂點(diǎn)坐標(biāo)的平均值就 是質(zhì)心節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。質(zhì)心定位算法首先確定移動節(jié)點(diǎn)所在的區(qū)域，然后計算這 個區(qū)域的質(zhì)心，并將其作為移動節(jié)點(diǎn)的位置。在質(zhì)心定位算法中，固定節(jié)點(diǎn)周期性地向鄰近節(jié)點(diǎn)廣播信標(biāo)分組，信標(biāo)分 組中包含固定節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識號和位置信息。當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)收到來自不同固定節(jié)點(diǎn)的 信標(biāo)分組數(shù)量超過某一個門限或一定時間后，就確定自身位置為這些固定節(jié)點(diǎn) 所組成的多邊形的質(zhì)心。質(zhì)心定位算法完全依賴于網(wǎng)絡(luò)連通性，在有區(qū)域性固定節(jié)點(diǎn)通信故障時， 將會嚴(yán)重影響定位結(jié)果。并且，質(zhì)心算法假定固定節(jié)點(diǎn)都擁有理想的球形無線 信號傳纟番模型，而實(shí)際上無線信號的傳插_模型并非如此，通過實(shí)際測量得到的 無線信號傳播強(qiáng)度的等高線，與理想的球形模型有很大差別。采用區(qū)域的質(zhì)心 作為實(shí)際位置本身就是一種估計，這種估計的精確度與固定節(jié)點(diǎn)的密度及分布 有很大關(guān)系，密度越大，分布越均勻，定位精度越高，因此對于固定節(jié)點(diǎn)的部 署有較高的要求。另外，在可布點(diǎn)區(qū)域不規(guī)則或者移動節(jié)點(diǎn)接近布點(diǎn)區(qū)域邊界 時，定位結(jié)果誤差4交大。以上簡單介紹了現(xiàn)有技術(shù)中的幾種定位方法，可以看出，由于無線信號本 身特性以及實(shí)際傳輸環(huán)境的影響，計算得到的固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)之間的距離都存在誤差，該誤差對定位結(jié)果有很大影響，并且該誤差隨著距離的增大而增 大，因此，距離遠(yuǎn)近不同的固定節(jié)點(diǎn)對定位結(jié)果有著不同程度的影響，距離越 遠(yuǎn)的固定節(jié)點(diǎn)，其距離誤差越大，該固定節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)在定位計算中給定位結(jié)果 帶來的誤差也就越大。而現(xiàn)有^t術(shù)的定位方法，不能在定位計算過程中減少誤 差，或者不能在定位計算中有效地考慮到距離不同的固定節(jié)點(diǎn)對定位結(jié)果有不 同的影響。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無線定位方法、無線定位裝置和無 線定位系統(tǒng)，在定位計算中根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)之間的距離，設(shè)置各固定 節(jié)點(diǎn)在定位計算中的權(quán)重，從而有效地根據(jù)距離遠(yuǎn)近不同，調(diào)整各固定節(jié)點(diǎn)對 定位結(jié)果的影響，提高定位結(jié)果的精度。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供方案如下 一種無線定位方法，包括以下步驟A，根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)之間的距離，獲取該固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)， 其中，所述固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)隨著所述距離的增加而減?。籅,對多個固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)進(jìn)行歸一化計算，得到各固定節(jié)點(diǎn)的歸一 化權(quán)重參數(shù)；C，累加所述多個固定節(jié)點(diǎn)中各固定節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)與該固定節(jié)點(diǎn)的歸一 化權(quán)重參數(shù)的乘積，獲取所述移動節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。本發(fā)明所述的方法，其中，所述步驟A中，進(jìn)一步根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重 參數(shù)與所述距離的距離階數(shù)次冪成反比的關(guān)系，獲取所述權(quán)重參數(shù)。本發(fā)明所述的方法，其中，所述步驟C中，當(dāng)計算移動節(jié)點(diǎn)的平面位置坐標(biāo)時，所述多個固定節(jié)點(diǎn)中固定節(jié)點(diǎn)/的平 面位置坐標(biāo)為(^,;g，則所述移動節(jié)點(diǎn)的平面位置坐標(biāo)(&,h)為<formula>formula see original document page 10</formula>當(dāng)計算移動節(jié)點(diǎn)的三維空間位置坐標(biāo)時，所述多個固定節(jié)點(diǎn)中固定節(jié)點(diǎn)/ 的三維空間位置坐標(biāo)為(x,，乂.,z,)，則所述移動節(jié)點(diǎn)的三維空間位置坐標(biāo)(X,凡，z")為<formula>formula see original document page 11</formula>其中，^表示所述多個固定節(jié)點(diǎn)中固定節(jié)點(diǎn)/的歸一化權(quán)重參數(shù)，W表示所述 多個固定節(jié)點(diǎn)所包括的固定節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。本發(fā)明所述的方法，其中，移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送無線信號，固定節(jié)點(diǎn)接收移動節(jié) 點(diǎn)發(fā)送的無線信號，所述距離是根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)接收到的所述無線信號的信號強(qiáng)度，按照電磁波傳播的弗里斯Friis公式，計算得到的。本發(fā)明所述的方法，其中，所述固定節(jié)點(diǎn)分布于多層建筑的各個樓層平面 以及樓層之間的樓梯處；所述多個固定節(jié)點(diǎn)是^fe照以下方式選擇出的確定接收到最大強(qiáng)度的所述無線信號的固定節(jié)點(diǎn)的位置如果該固定節(jié)點(diǎn) 在樓梯處，則從設(shè)置在樓梯處的固定節(jié)點(diǎn)中，選擇出滿足預(yù)定條件的多個固定 節(jié)點(diǎn)；如果該固定節(jié)點(diǎn)在樓層平面上，則從:沒置在該樓層平面上的固定節(jié)點(diǎn)中， 選擇出滿足預(yù)定條件的多個固定節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明所述的方法，其中，所述多個固定節(jié)點(diǎn)是3個以上的固定節(jié)點(diǎn)，所 述預(yù)定條件為固定節(jié)點(diǎn)接收到的所述無線信號的強(qiáng)度大于預(yù)定值。本發(fā)明所述的方法，其中，各固定節(jié)點(diǎn)均發(fā)送相同發(fā)射功率的無線信號， 移動節(jié)點(diǎn)接收固定節(jié)點(diǎn)發(fā)送的所述無線信號，所述距離是根據(jù)移動節(jié)點(diǎn)接收到 的固定節(jié)點(diǎn)發(fā)出的無線信號的信號強(qiáng)度，按照電磁波傳播的弗里斯Friis公式， 計算得到的。本發(fā)明所述的方法，其中，所述固定節(jié)點(diǎn)分布于多層建筑的各個樓層平面 以及樓層之間的樓梯處；所述多個固定節(jié)點(diǎn)是按照以下方式選擇出的確定移動節(jié)點(diǎn)接收到的最大強(qiáng)度的所述無線信號所對應(yīng)的固定節(jié)點(diǎn)的位 置如果該固定節(jié)點(diǎn)在樓梯處，則從設(shè)置在樓梯處的固定節(jié)點(diǎn)中，選擇出滿足 預(yù)定條件的多個固定節(jié)點(diǎn)；如果該固定節(jié)點(diǎn)在樓層平面上，則從設(shè)置在該樓層 平面上的固定節(jié)點(diǎn)中，選擇出滿足預(yù)定條件的多個固定節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明所述的方法，其中，所述多個固定節(jié)點(diǎn)是3個以上的固定節(jié)點(diǎn)，所述預(yù)定條件為移動節(jié)點(diǎn)接收到的所述無線信號的強(qiáng)度大于預(yù)定值。本發(fā)明還提供了一種無線定位裝置，包括權(quán)重參數(shù)獲取單元，用于根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)之間的距離，獲取該固 定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)，其中，所述固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)隨著所述距離的增加而減?。粰?quán)重參數(shù)歸一化單元，用于對多個固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)進(jìn)行歸一化計算，得到各固定節(jié)點(diǎn)的歸 一化權(quán)重參數(shù)；位置坐標(biāo)獲取單元，用于累加所述多個固定節(jié)點(diǎn)中各固定節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo) 與該固定節(jié)點(diǎn)的歸一化權(quán)重參數(shù)的乘積，獲取所述移動節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。本發(fā)明所述的裝置，其中，所述權(quán)重參數(shù)獲取單元，進(jìn)一步用于根據(jù)固定 節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)與所述距離的距離階數(shù)次冪成反比的關(guān)系，獲取所述權(quán)重參 數(shù)。本發(fā)明所述的裝置，其中，還包括固定節(jié)點(diǎn)選擇單元，用于按照預(yù)定選擇算法，選擇出多個固定節(jié)點(diǎn)； 測距單元，用于計算所述固定節(jié)點(diǎn)選擇單元選擇出的多個固定節(jié)點(diǎn)與移動 節(jié)點(diǎn)之間的距離；所述權(quán)重參數(shù)歸一化單元，進(jìn)一步用于對所述固定節(jié)點(diǎn)選擇單元選擇出的 多個固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)進(jìn)行歸 一化計算，得到各固定節(jié)點(diǎn)的歸一化權(quán)重參 數(shù)；所述位置坐標(biāo)獲取單元，進(jìn)一步用于累加所述固定節(jié)點(diǎn)選擇單元選擇出的 各固定節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)與該固定節(jié)點(diǎn)的歸一化權(quán)重參數(shù)的乘積，獲取所述移動 節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。本發(fā)明所述的裝置，其中，所述測距單元，進(jìn)一步用于根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)接收 到的移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線信號的信號強(qiáng)度，或根據(jù)移動節(jié)點(diǎn)接收到的固定節(jié)點(diǎn) 發(fā)送的無線信號的信號強(qiáng)度，按照Friis公式計算所述距離。本發(fā)明還提供了一種無線定位系統(tǒng)，包括多個位置已知的固定節(jié)點(diǎn)、位 置待定的移動節(jié)點(diǎn)，和無線定位裝置，所述無線定位裝置包括固定節(jié)點(diǎn)選擇單元，用于4姿照預(yù)定選擇算法，選擇出多個固定節(jié)點(diǎn)；測距單元，用于計算所述固定節(jié)點(diǎn)選擇單元選擇出的各固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)之間的距離；權(quán)重參數(shù)獲取單元，用于根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)之間的距離，獲取該固 定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)，其中，所述固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)隨著所述距離的增加而減 ??；所述權(quán)重參數(shù)歸一化單元，用于對所述固定節(jié)點(diǎn)選擇單元選擇出的多個固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)進(jìn)行歸一化計算，得到各固定節(jié)點(diǎn)的歸一化權(quán)重參數(shù)；所述位置坐標(biāo)獲取單元，進(jìn)一步用于累加所述固定節(jié)點(diǎn)選擇單元選擇出的 各固定節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)與該固定節(jié)點(diǎn)的歸一化權(quán)重參數(shù)的乘積，獲取所述移動 節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。本發(fā)明所述的無線定位系統(tǒng)，其中，所述固定節(jié)點(diǎn)分布于多層建筑的各個 樓層平面以及樓層之間的樓梯處，且所述固定節(jié)點(diǎn)接收移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線信號；所述固定節(jié)點(diǎn)選擇單元，進(jìn)一步用于確定接收到最大強(qiáng)度的所述無線信號的固定節(jié)點(diǎn)的位置如果該固定節(jié)點(diǎn)在樓梯處，則從設(shè)置在樓梯處的固定節(jié)點(diǎn) 中，選擇出滿足預(yù)定條件的多個固定節(jié)點(diǎn)；如果該固定節(jié)點(diǎn)在樓層平面上，則 從設(shè)置在該樓層平面上的固定節(jié)點(diǎn)中，選擇出滿足預(yù)定條件的多個固定節(jié)點(diǎn)；所述測距單元，進(jìn)一步用于根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)接收到的移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線信 號的信號強(qiáng)度，按照Friis公式計算所述距離。本發(fā)明所述的無線定位系統(tǒng)，其中，所述固定節(jié)點(diǎn)分布于多層建筑的各個 樓層平面以及樓層之間的樓梯處，且各固定節(jié)點(diǎn)均發(fā)送相同發(fā)射功率的無線信號，移動節(jié)點(diǎn)接收固定節(jié)點(diǎn)發(fā)送的所述無線信號；所述固定節(jié)點(diǎn)選擇單元，進(jìn)一步用于確定所述移動節(jié)點(diǎn)接收到的最大強(qiáng)度 的所迷無線信號所對應(yīng)的固定節(jié)點(diǎn)的位置如果該固定節(jié)點(diǎn)在樓梯處，則從設(shè) 置在樓梯處的固定節(jié)點(diǎn)中，選擇出滿足預(yù)定條件的多個固定節(jié)點(diǎn)；如果該固定 節(jié)點(diǎn)在樓層平面上，則從設(shè)置在該樓層平面上的固定節(jié)點(diǎn)中，選擇出滿足預(yù)定 條件的多個固定節(jié)點(diǎn)；所述測距單元，進(jìn)一步用于根據(jù)所述移動節(jié)點(diǎn)接收到固定發(fā)送的無線信號 的信號強(qiáng)度，按照Friis公式計算所述距離。本發(fā)明所述的無線定位系統(tǒng)，其中，所述無線定位裝置設(shè)置在固定節(jié)點(diǎn)、 移動節(jié)點(diǎn)或計算服務(wù)器中。從以上所述可以看出，本發(fā)明提供的無線定位方法、無線定位裝置和無線 定位系統(tǒng)，考慮到距離遠(yuǎn)近不同的固定節(jié)點(diǎn)對移動節(jié)點(diǎn)的定位結(jié)果有不同程度 的影響，因而在定位計算中，設(shè)置一個與距離對應(yīng)的權(quán)重值，減小距離較遠(yuǎn)的 固定節(jié)點(diǎn)在定位計算中的權(quán)重，從而提高了定位精度。并且，本發(fā)明實(shí)施例中，還根據(jù)RSSI值最大的固定節(jié)點(diǎn)的位置，選擇合適的固定節(jié)點(diǎn)用于定位計算， 進(jìn)一步提高了定位結(jié)果的精度。最后，本發(fā)明實(shí)施例中，由于無需進(jìn)行復(fù)雜的 矩陣計算，因而其計算復(fù)雜度低，且本發(fā)明實(shí)施例對固定節(jié)點(diǎn)的部署的要求低，實(shí)現(xiàn)較為簡單，


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例所述無線定位方法的流程圖；圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例所述無線定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)和移動節(jié)點(diǎn)之間的距離，為固定節(jié)點(diǎn)設(shè)置一個權(quán)重， 在定位計算中考慮該固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重，從而有效地根據(jù)距離遠(yuǎn)近不同，調(diào)整各 固定節(jié)點(diǎn)對定位結(jié)果的影響，提高定位結(jié)果的精度。以下結(jié)合附圖通過具體實(shí) 施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。<第一實(shí)施例>本實(shí)施例提出了一種基于距離加權(quán)的無線定位方法，如圖l所示，該方法 包括以下步驟步驟11,根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)之間的距離，按照固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參 數(shù)與所述距離的距離階數(shù)次冪成反比的關(guān)系，計算得到該固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參 數(shù)。假設(shè)已經(jīng)獲取到移動節(jié)點(diǎn)到"個固定節(jié)點(diǎn)的距離，例如，根據(jù)接收到的無 線信號的強(qiáng)度RSSI值，通過Friis公式，計算得到了所述距離。這里，假設(shè)這 "個固定節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)分別為0c^,),(;c2,h),(;c3，;g，…，(、，h)，它們到移動節(jié)點(diǎn)^/的距離分別為^,2,^，—,^ w—般取值3以上(包括3)?？梢园凑障率龉?式將距離值轉(zhuǎn)化為權(quán)重參數(shù)其中，A表示固定節(jié)點(diǎn)/的權(quán)重參數(shù)；/t為距離階數(shù)，根據(jù)具體環(huán)境確定，一 般取A為3， 3.5, 4或者5。上式中，等號右邊分式的分子也可以為其它正數(shù)，例如1.2, 2或0.8等。 在具體應(yīng)用壞境，可通過實(shí)際測量結(jié)果，對所述分子和距離階^:進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào) 整，使之更好地符合當(dāng)前應(yīng)用環(huán)境。步驟12，對上述"個固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)進(jìn)行歸一化計算，得到各固定 節(jié)點(diǎn)的歸一^權(quán)重參數(shù)。具體的可以按照下述公式計算固定節(jié)點(diǎn)/的歸一化權(quán)重參數(shù)w,:， s,步驟13，累加所述"個固定節(jié)點(diǎn)中各固定節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)與該固定節(jié)點(diǎn) 的歸一化權(quán)重參數(shù)的乘積，獲取移動節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)(&,;0,即乂， =￡^,乂上述"個固定節(jié)點(diǎn)和移動節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)是包括x、 y方向的平面位置坐標(biāo)。上述基+距離加權(quán)的無線定位方法，對于三維空間的包括:c、少和z方向 三維空間坐標(biāo)同樣適用，即當(dāng)固定節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)為(x,，乂,z,), / = 1,2,.."時， 移動節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)(x",jvO可根據(jù)下述公式計算得到M i'=l i=l從以上所述可以看出，本實(shí)施例中，所述權(quán)重參數(shù)(或歸一化權(quán)重參數(shù)) 隨著距離的增加而減小。從而，在定位計算中，通過權(quán)重參數(shù)，調(diào)整距離遠(yuǎn)近 不同的固定節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)對最終定位結(jié)果的影響，從而減小了定位結(jié)果的誤 差，提高了定位精度?；谏蟟無線定位方法，本實(shí)施例中相應(yīng)地提供了一種無線定位裝置。如圖2所示，該無線定位裝置200，具體包括權(quán)重參數(shù)獲取單元21,用于根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)之間的距離，按照 固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參tt與所述距離的距離階數(shù)次冪成反比的關(guān)系，計算得到該固 定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)；權(quán)重參數(shù)歸一化單元22,用于對多個固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)進(jìn)行歸一化計 算，得到各固定節(jié)點(diǎn)的歸一化權(quán)重參數(shù)；位置坐標(biāo)獲取單元23,用于累加所述多個固定節(jié)點(diǎn)中各固定節(jié)點(diǎn)的位置 坐標(biāo)與該固定節(jié)點(diǎn)的歸一化權(quán)重參數(shù)的乘積，獲取所述移動節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。 這里，位置坐標(biāo)獲取單元23可以事先保存各固定節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)信息。這里，所述權(quán)重參數(shù)獲取單元21，進(jìn)一步用于根據(jù)公式/7,-冉，計算固定節(jié)點(diǎn)/的權(quán)重參數(shù)p,，其中，A;表示所述移動節(jié)點(diǎn)與固定節(jié)點(diǎn)/之間的距離，A 為預(yù)先設(shè)定的距離階數(shù)；所述權(quán)重參數(shù)歸一化單元，進(jìn)一步用于根據(jù)公式w, - i, / = L2,… ，計算所述多個固定節(jié)點(diǎn)中固定節(jié)點(diǎn)/的歸 一化權(quán)重參數(shù)^y,，其中，A表示固定節(jié)點(diǎn)/的權(quán)重參數(shù)，w表示所述多個固定節(jié)點(diǎn)所包括的固定 節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。<第二實(shí)施例>本實(shí)施例提出了一種無線定位系統(tǒng)、無線定位方法及裝置。本實(shí)施例所述 系統(tǒng)包括位置待定的移動節(jié)點(diǎn)，位置已知的固定節(jié)點(diǎn)和無線定位裝置。其中， 各固定節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)信息可以事先保存在無線定位裝置或其他服務(wù)器中。根 據(jù)無線信號收集方式及定位需求的不同，無線定位裝置可以設(shè)置于移動節(jié)點(diǎn)、 固定節(jié)點(diǎn)或者獨(dú)立的定位服務(wù)器中。所述無線定位系統(tǒng)，還可以包括定位監(jiān)控 服務(wù)器，用于根據(jù)移動節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，通過監(jiān)控畫面顯示所述移動節(jié)點(diǎn)的位 置，以及記錄移動節(jié)點(diǎn)的位置信息等。本實(shí)施例所述無線定位系統(tǒng)中，固定節(jié)點(diǎn)分布設(shè)置在一棟多層建筑的各個 樓層平面以及樓層之間的樓梯處，各個固定節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)已知，并可以保存 在無線定位裝置中。移動節(jié)點(diǎn)可以在該多層建筑中任意移動。本實(shí)施例所述無線定位方法，基于移動節(jié)點(diǎn)和固定節(jié)點(diǎn)之間收發(fā)的無線信號的信號強(qiáng)度(RSSI值)，進(jìn)行無線測距，獲取固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)之間的距 離，進(jìn)而根據(jù)所述距離確定移動節(jié)點(diǎn)的位置信息，具體可以是按照以下方式1) ^^個固定節(jié)點(diǎn)周期性地通過無線信號發(fā)送自己的標(biāo)識號及位置信息， 移動節(jié)點(diǎn)收集這些信息，并通過設(shè)置在該移動節(jié)點(diǎn)中的無線定位裝置計算得到 該移動節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前坐標(biāo)。2) 移動節(jié)點(diǎn)周期性地通過無線信號發(fā)送定位觸發(fā)消息。移動節(jié)點(diǎn)附近的 固定節(jié)點(diǎn)收到上述無線信號后，將其中的信息匯總到某個固定節(jié)點(diǎn)(通過節(jié)點(diǎn) 選舉或負(fù)載均衡原則確定一個固定節(jié)點(diǎn))上，由設(shè)置在這個固定節(jié)點(diǎn)上的無線 定位裝置計算移動節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，然后還可以把定位結(jié)果發(fā)送到移動節(jié)點(diǎn)，和/ 或發(fā)送到該無線定位系統(tǒng)中的監(jiān)控服務(wù)器，通過監(jiān)控畫面將移動節(jié)點(diǎn)顯示出 來，并將該移動節(jié)點(diǎn)的位置信息存入數(shù)據(jù)庫中。3) 移動節(jié)點(diǎn)周期性地通過無線信號發(fā)送定位觸發(fā)消息。移動節(jié)點(diǎn)附近的 固定節(jié)點(diǎn)收到上述無線信號后，將其中的信息匯總到定位服務(wù)器上，通過設(shè)置 在定位服務(wù)器上的無線定位裝置計算出移動節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，然后把定位結(jié)果發(fā)送 到移動節(jié)點(diǎn)，或者發(fā)送到系統(tǒng)的監(jiān)控服務(wù)器，顯示在監(jiān)控畫面上，并將該移動節(jié)點(diǎn)的位置信息存入數(shù)據(jù)庫中。以下通過以上述方式3)為例，作進(jìn)一步說明，對于方式1)和2)的實(shí)現(xiàn)，可以通過參考方式3)，達(dá)到類似的實(shí)現(xiàn)。方式3)的具體流程包括步驟31，移動節(jié)點(diǎn)周期性地通過無線信號，向固定節(jié)點(diǎn)發(fā)送定位觸發(fā)消 息。所述定位觸發(fā)消息中包括本移動節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(ID)，觸發(fā)消息編號等。步驟32!:固定節(jié)點(diǎn)接收所述定位觸發(fā)消息，測量發(fā)送該定位觸發(fā)消息的 無線信號的信號強(qiáng)度，得到所述無線信號的RSSI值(對應(yīng)于公式1中的尸(。)， 并將該RSSI值和移動節(jié)點(diǎn)的ID等信息發(fā)送給定位服務(wù)器。步驟33:定位服務(wù)器上的無線定位裝置，接收各固定節(jié)點(diǎn)發(fā)送的RSSI值 等信息，并根據(jù)預(yù)設(shè)條件判斷是否進(jìn)行定位計算，當(dāng)滿足預(yù)設(shè)條件時，運(yùn)行定 位計算，獲得移動節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。這里，所述預(yù)設(shè)條件可以是時間超時，比 如距該移動節(jié)點(diǎn)的上次定位計算的時間間隔已超過ml秒，或者是數(shù)據(jù)質(zhì)量已 經(jīng)足夠好，達(dá)到定位計算的要求，比如RSSI值大于預(yù)設(shè)門限值的固定節(jié)點(diǎn)的數(shù)量已超過m2個等。步驟34:定位服務(wù)器上的無線定位裝置，按照第一實(shí)施例中所述的基于 距離加權(quán)的無線定位方法，計算得到移動節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)值，還可以將該移動 節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)發(fā)送給定位監(jiān)控服務(wù)器，由其進(jìn)行存儲和顯示。其中，在步驟34中，在計算移動節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)時，輸入給無線定位裝 置的參數(shù)為[A, b , n， m7"…m(，…,rw/"]。 其中，A表示在距離移動節(jié)點(diǎn) l米遠(yuǎn)的距離處，接收到的該移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線信號的平均功率值(對應(yīng)于 公式l中的P(r。))，這里取dBm的絕對值， 一般取值45~49。這里，A的值 可以是針對各移動節(jié)點(diǎn)事先測量得到并保存在移動節(jié)點(diǎn)的自身屬性中，然后通 過定位觸發(fā)消息發(fā)送給固定節(jié)點(diǎn)的。b表示傳播的路徑損耗指數(shù)(對應(yīng)于公式 l中的a), —般取值3.25~4.5。 n表示后面數(shù)組中有效RSSI值的個數(shù)， 一般 取值大于等于3。 w/,表示第/個固定節(jié)點(diǎn)的ID和RSSI值。這樣，就可以根 據(jù)弗里斯Friss公式(公式l),計算出各固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)之間的距離，進(jìn) 而按照第一實(shí)施例中所述的基于距離加權(quán)的無線定位方法，計算得到移動節(jié)點(diǎn) 的位置坐標(biāo)。這里，由于移動節(jié)點(diǎn)和各固定節(jié)點(diǎn)之間的無線傳輸環(huán)境不同，例如，在多 層建筑中，當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)在2樓時，位于2樓平面上的固定節(jié)點(diǎn)相對于位于3 樓平面上的固定節(jié)點(diǎn)，通常前者由于其與移動節(jié)點(diǎn)之間的傳輸損耗小，而更適 宜用于定位計算；又例如，當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)在樓梯中時，設(shè)置在樓梯中的固定節(jié)點(diǎn) 相對于樓層平面上的固定節(jié)點(diǎn)，更適宜用于定位計算。因此，為進(jìn)一步提高定 位結(jié)果的精度，所述步驟34具體可以包括以下步驟步驟341，確定接收到最大強(qiáng)度的所述無線信號的固定節(jié)點(diǎn)(即RSSI值 最大的固定節(jié)點(diǎn))所處的位置如果該固定節(jié)點(diǎn)在樓梯處，則從設(shè)置在樓梯處 的固定節(jié)點(diǎn)中，選擇出滿足預(yù)定條件的多個固定節(jié)點(diǎn)；如果該固定節(jié)點(diǎn)在樓層 平面上，則從設(shè)置在該樓層平面上的固定節(jié)點(diǎn)中，選擇出滿足預(yù)定條件的多個 固定節(jié)點(diǎn)。這里，所述預(yù)定條件可以設(shè)為固定節(jié)點(diǎn)接收到的移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送的 無線信號的強(qiáng)度(即RSSI值)大于預(yù)定值。步驟342，根據(jù)電磁波傳播的Friis公式(公式1 )以及輸入的參數(shù)值A(chǔ)和 b進(jìn)行計算，將步驟341中所選擇的多個固定節(jié)點(diǎn)的RSSI值轉(zhuǎn)換為該固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)之間的距離的數(shù)值r,。步驟3",根據(jù)步驟342中得到的r,和固定節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，通過基于距離加權(quán)的無線定位方法，計算出移動節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，并將該移動節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)發(fā)送 給定位監(jiān)控服務(wù)器，由其進(jìn)行存儲和顯示。這里，最終的移動節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)的表示形式可以是三維空間坐標(biāo)(Xu，凡,^),還可以是平面坐標(biāo)+樓層號的形式，如[;c，乂樓層號]，其中所述樓層號是RSSI值最大的固定節(jié)點(diǎn)所在樓層號。如果是方式l)中的實(shí)現(xiàn)，且各固定節(jié)點(diǎn)均發(fā)送相同發(fā)射功率的無線信號， 則在步驟341中,可以按照以下方式選擇出適宜定位計算的多個固定節(jié)點(diǎn)確 定移動節(jié)點(diǎn)接收到的最大強(qiáng)度的所述無線信號所對應(yīng)的固定節(jié)點(diǎn)的位置如果 該固定節(jié)點(diǎn)在樓梯處，則從設(shè)置在樓梯處的固定節(jié)點(diǎn)中，選擇出滿足預(yù)定條件 的多個固定節(jié)點(diǎn)；如果該固定節(jié)點(diǎn)在樓層平面上，則從設(shè)置在該樓層平面上的 固定節(jié)點(diǎn)中，選擇出滿足預(yù)定條件的多個固定節(jié)點(diǎn)。類似的，這里的預(yù)定條件 可以設(shè)置為移動節(jié)點(diǎn)接收到的固定節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線信號的強(qiáng)度大于預(yù)定值?；谏鲜鰺o線定位方法，本實(shí)施例還提供了一種無線定位裝置。本實(shí)施例 所述無線定位裝置具體包括固定節(jié)點(diǎn)選擇單元，用于按照預(yù)定選擇算法，選擇出多個固定節(jié)點(diǎn)； 測距單元，用于計算所述固定節(jié)點(diǎn)選擇單元選擇出的各固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié) 點(diǎn)之間的距離；權(quán)重參數(shù)獲取單元，用于根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)之間的距離，按照固定 節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)與所述距離的距離階數(shù)次冪成反比的關(guān)系，計算所述固定節(jié)點(diǎn) 選擇單元選擇出的固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)；所述權(quán)重參數(shù)歸一化單元，用于對所述固定節(jié)點(diǎn)選擇單元選擇出的多個固 定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)進(jìn)行歸 一化計算，得到各固定節(jié)點(diǎn)的歸 一化權(quán)重參數(shù)；所述位置坐標(biāo)獲取單元，進(jìn)一步用于累加所述固定節(jié)點(diǎn)選擇單元選擇出的 各固定節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)與該固定節(jié)點(diǎn)的歸一化權(quán)重參數(shù)的乘積，獲取所述移動 節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。這里，所述測距單元，進(jìn)一步用于根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)接收到的移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送的 無線信號的信號強(qiáng)度，按照電磁波傳播的弗里斯Friis公式，計算所述距離， 或根據(jù)移動節(jié)點(diǎn)接收到的固定節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線信號的信號強(qiáng)度，按照電磁波傳播的弗里斯Friis公式，計算所述距離。本實(shí)施例所述的無線定位系統(tǒng)中，如果所述固定節(jié)點(diǎn)分布于多層建筑的各 個樓層平面以及樓層之間的樓梯處，且所述固定節(jié)點(diǎn)接收移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線 信號，此時，所述固定節(jié)點(diǎn)選擇單元，還可以進(jìn)一步用于確定接收到最大強(qiáng)度 的所述無線信號的固定節(jié)點(diǎn)的位置如果該固定節(jié)點(diǎn)在樓梯處，則從設(shè)置在樓 梯處的固定節(jié)點(diǎn)中，選擇出滿足預(yù)定條件的多個固定節(jié)點(diǎn)；如果該固定節(jié)點(diǎn)在 樓層平面上，則/人設(shè)置在該樓層平面上的固定節(jié)點(diǎn)中，選擇出滿足預(yù)定條件的 多個固定節(jié)點(diǎn)；所述測距單元，進(jìn)一步用于根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)接收到的移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線信 號的信號強(qiáng)度，按照電磁波傳播的弗里斯Friis公式，計算所述距離。在本實(shí)施例所述的無線定位系統(tǒng)中，如果所述固定節(jié)點(diǎn)分布于多層建筑的 各個樓層平面以及樓層之間的樓梯處，且各固定節(jié)點(diǎn)均發(fā)送相同發(fā)射功率的無 線信號，移動節(jié)點(diǎn)接收固定節(jié)點(diǎn)發(fā)送的所述無線信號，此時，所述固定節(jié)點(diǎn)選 擇單元，還可以進(jìn)一步用于確定所述移動節(jié)點(diǎn)接收到的最大強(qiáng)度的所述無線信 號所對應(yīng)的固定節(jié)點(diǎn)的位置如果該固定節(jié)點(diǎn)在樓梯處，則從設(shè)置在樓梯處的 固定節(jié)點(diǎn)中，選擇出滿足預(yù)定條件的多個固定節(jié)點(diǎn)；如杲該固定節(jié)點(diǎn)在樓層平 面上，則從設(shè)置在該樓層平面上的固定節(jié)點(diǎn)中，選擇出滿足預(yù)定條件的多個固定節(jié)點(diǎn)；所述測距單元，進(jìn)一步用于根據(jù)所述移動節(jié)點(diǎn)接收到固定發(fā)送的無線信號的信號強(qiáng)度，按照電磁波傳播的弗里斯Friis公式，計算所述距離。以上通過兩個實(shí)施例分別說明本發(fā)明所述的無線定位方法、裝置和系統(tǒng)。 以上兩個實(shí)施例中，固定節(jié)點(diǎn)的所述權(quán)重參數(shù)，與所述距離(該固定節(jié)點(diǎn)和和 移動節(jié)點(diǎn)之間的距離)的距離階數(shù)次冪成反比關(guān)系。本發(fā)明中，所述權(quán)重參數(shù) 和所述距離之間并不局限于所述反比關(guān)系。在具體應(yīng)用環(huán)境中，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn) 測量數(shù)據(jù)，選擇符合當(dāng)前環(huán)境的最佳關(guān)系，以獲取所述距離對應(yīng)的權(quán)重參數(shù)， 但一個總的前提是所述固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)隨著所述距離的增加而減小，以 保證距離較遠(yuǎn)的固定節(jié)點(diǎn)在定位計算中的權(quán)重較小。例如，所述權(quán)重參數(shù)/9,還 可以是其中，A不是一個固定參數(shù)，而是隨著距離^的增加而增加的正變量；所述權(quán) 重參數(shù)A還可以是<formula>formula see original document page 21</formula>其中，w是隨著距離^的增加而增加的正變量。綜上所述，可以看出本發(fā)明實(shí)施例中，考慮到距離遠(yuǎn)近不同的固定節(jié)點(diǎn) 對移動節(jié)點(diǎn)的定位結(jié)果有不同程度的影響，因而，在定位計算中，根據(jù)所述距 離設(shè)置一個對應(yīng)的權(quán)重參數(shù)，減小距離較遠(yuǎn)的固定節(jié)點(diǎn)在定位計算中的權(quán)重， 從而提高了定位精度。并且，本發(fā)明實(shí)施例中，還根據(jù)RSSI值最大的固定節(jié) 點(diǎn)的位置，選擇合適的固定節(jié)點(diǎn)用于定位計算，進(jìn)一步提高了定位結(jié)果的精度。 最后，本發(fā)明實(shí)施例中，定位計算復(fù)雜度低，實(shí)現(xiàn)簡單，對定位系統(tǒng)的要求較 低。本發(fā)明實(shí)施例所述的無線定位方法、無線定位裝置和無線定位系統(tǒng)，并不 僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明 之領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言可容易地實(shí)現(xiàn)另外的優(yōu)點(diǎn)和進(jìn)行修改，因 此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的 一般概念的精神和范圍的情況下，本 發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)、代表性的設(shè)備和這里示出與描述的圖示示例。
權(quán)利要求
1.一種無線定位方法，其特征在于，包括以下步驟A，根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)之間的距離，獲取該固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)，其中，所述固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)隨著所述距離的增加而減?。籅，對多個固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)進(jìn)行歸一化計算，得到各固定節(jié)點(diǎn)的歸一化權(quán)重參數(shù)；C，累加所述多個固定節(jié)點(diǎn)中各固定節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)與該固定節(jié)點(diǎn)的歸一化權(quán)重參數(shù)的乘積，獲取所述移動節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述步驟A中，進(jìn)一步根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)與所述距離的距離階數(shù) 次冪成反比的關(guān)系，獲取所述權(quán)重參數(shù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟C中， 當(dāng)計算移動節(jié)點(diǎn)的平面位置坐標(biāo)時，所述多個固定節(jié)點(diǎn)中固定節(jié)點(diǎn)/的平面位置坐標(biāo)為(;c,，乂)，則所述移動節(jié)點(diǎn)的平面位置坐標(biāo)(&,;0為<formula>formula see original document page 0</formula>當(dāng)計算移動節(jié)點(diǎn)的三維空間位置坐標(biāo)時，所述多個固定節(jié)點(diǎn)中固定節(jié)點(diǎn)/ 的三維空間位置坐標(biāo)為0c,，兀，z,),則所述移動節(jié)點(diǎn)的三維空間位置坐標(biāo)/-1 /=1 /=1其中，ft),表示所述多個固定節(jié)點(diǎn)中固定節(jié)點(diǎn)f的歸一化權(quán)重參數(shù)，"表示所述 多個固定節(jié)點(diǎn)所包括的固定節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送無線信號，固 定節(jié)點(diǎn)接收移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線信號，所述距離是根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)接收到的所述 無線信號的信號強(qiáng)度，按照電磁波傳播的弗里斯Friis公式，計算得到的。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述固定節(jié)點(diǎn)分布于多層建筑的各個樓層平面以及樓層之間的樓梯處；所述多個固定節(jié)點(diǎn)是按照以下方式選才奪出的確定接收到最大強(qiáng)度的所述無線信號的固定節(jié)點(diǎn)的位置如果該固定節(jié)點(diǎn) 在樓梯處，則從設(shè)置在樓梯處的固定節(jié)點(diǎn)中，選擇出滿足預(yù)定條件的多個固定 節(jié)點(diǎn)；如果該固定節(jié)點(diǎn)在樓層平面上，則從設(shè)置在該樓層平面上的固定節(jié)點(diǎn)中， 選擇出滿足預(yù)定條件的多個固定節(jié)點(diǎn)。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述多個固定節(jié)點(diǎn)是3個以 上的固定節(jié)點(diǎn)，所述預(yù)定條件為固定節(jié)點(diǎn)接收到的所述無線信號的強(qiáng)度大于預(yù) 定值。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，各固定節(jié)點(diǎn)均發(fā)送相同發(fā)射 功率的無線信號，移動節(jié)點(diǎn)接收固定節(jié)點(diǎn)發(fā)送的所述無線信號，所述距離是根 據(jù)移動節(jié)點(diǎn)接收到的固定節(jié)點(diǎn)發(fā)出的無線信號的信號強(qiáng)度，按照電磁波傳播的 弗里斯Friis公式，計算得到的。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述固定節(jié)點(diǎn)分布于多層建筑的各個樓層平面以及樓層之間的樓梯處；所述多個固定節(jié)點(diǎn)是按照以下方式選擇出的確定移動節(jié)點(diǎn)接收到的最大強(qiáng)度的所述無線信號所對應(yīng)的固定節(jié)點(diǎn)的位 置如果該固定節(jié)點(diǎn)在樓梯處，則從設(shè)置在樓梯處的固定節(jié)點(diǎn)中，選擇出滿足 預(yù)定條件的多個固定節(jié)點(diǎn)；如果該固定節(jié)點(diǎn)在樓層平面上，則從設(shè)置在該樓層 平面上的固定節(jié)點(diǎn)中，選擇出滿足預(yù)定條件的多個固定節(jié)點(diǎn)。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述多個固定節(jié)點(diǎn)是3個以 上的固定節(jié)點(diǎn)，所述預(yù)定條件為移動節(jié)點(diǎn)接收到的所述無線信號的強(qiáng)度大于預(yù) 定值。
10. —種無線定位裝置，其特征在于，包括權(quán)重參數(shù)獲取單元，用于根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)之間的距離，獲取該固 定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)，其中，所述固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)隨著所述距離的增加而減??；權(quán)重參數(shù)歸一化單元，用于對多個固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)進(jìn)行歸一化計算，得到各固定節(jié)點(diǎn)的歸 一化權(quán)重參數(shù)；位置坐標(biāo)獲取單元，用于累加所述多個固定節(jié)點(diǎn)中各固定節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)與該固定節(jié)點(diǎn)的歸一化權(quán)重參數(shù)的乘積，獲取所述移動節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
11. 如權(quán)利要去IO所述的裝置，其特征在于，所述權(quán)重參數(shù)獲取單元，進(jìn)一步用于根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)與所述距離 的距離階數(shù)次冪成反比的關(guān)系，獲取所述權(quán)重參數(shù)。
12. 如權(quán)利要去IO所述的裝置，其特征在于，還包括 固定節(jié)點(diǎn)選擇單元，用于按照預(yù)定選擇算法，選擇出多個固定節(jié)點(diǎn)； 測距單元，用于計算所述固定節(jié)點(diǎn)選擇單元選擇出的多個固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)之間的距離；所述權(quán)重參數(shù)歸一化單元，進(jìn)一步用于對所述固定節(jié)點(diǎn)選擇單元選擇出的 多個固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)進(jìn)行歸 一化計算，得到各固定節(jié)點(diǎn)的歸 一化權(quán)重參 數(shù)；所述位置坐標(biāo)獲取單元，進(jìn)一步用于累加所述固定節(jié)點(diǎn)選擇單元選擇出的 各固定節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)與該固定節(jié)點(diǎn)的歸一化權(quán)重參數(shù)的乘積，獲取所述移動 節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
13. 如權(quán)利要去12所述的裝置，其特征在于，所述測距單元，進(jìn)一步用于根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)接收到的移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線信 號的信號強(qiáng)度，或根據(jù)移動節(jié)點(diǎn)接收到的固定節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線信號的信號強(qiáng) 度，按照Friis公式計算所述距離。
14. 一種無線定位系統(tǒng)，包括多個位置已知的固定節(jié)點(diǎn)、位置待定的移 動節(jié)點(diǎn)，和無線定位裝置，其特征在于，所述無線定位裝置包括固定節(jié)點(diǎn)選擇單元，用于按照預(yù)定選擇算法，選擇出多個固定節(jié)點(diǎn)； 測距單元，用于計算所述固定節(jié)點(diǎn)選擇單元選擇出的各固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié) 點(diǎn)之間的距離；權(quán)重參數(shù)獲取單元，用于根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)之間的距離，獲取該固 定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)，其中，所述固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)隨著所述距離的增加而減?。凰鰴?quán)重參數(shù)歸一化單元，用于對所述固定節(jié)點(diǎn)選擇單元選擇出的多個固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)進(jìn)行歸一化計算，得到各固定節(jié)點(diǎn)的歸一化權(quán)重參數(shù)；所述位置坐標(biāo)獲取單元，進(jìn)一步用于累加所述固定節(jié)點(diǎn)選擇單元選擇出的 各固定節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)與該固定節(jié)點(diǎn)的歸一化權(quán)重參數(shù)的乘積，獲取所述移動 節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
15. 如權(quán)利要去14所述的無線定位系統(tǒng)，其特征在于，所述固定節(jié)點(diǎn)分 布于多層建筑的各個樓層平面以及樓層之間的樓梯處，且所述固定節(jié)點(diǎn)接收移 動節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線信號；所述固定節(jié)點(diǎn)選擇單元，進(jìn)一步用于確定接收到最大強(qiáng)度的所述無線信號 的固定節(jié)點(diǎn)的位置如果該固定節(jié)點(diǎn)在樓梯處，則從設(shè)置在樓梯處的固定節(jié)點(diǎn) 中，選擇出滿足預(yù)定條件的多個固定節(jié)點(diǎn)；如果該固定節(jié)點(diǎn)在樓層平面上，則 從設(shè)置在該樓層平面上的固定節(jié)點(diǎn)中，選擇出滿足預(yù)定條件的多個固定節(jié)點(diǎn)；所述測距單元，進(jìn)一步用于根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)接收到的移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線信 號的信號強(qiáng)度，按照Friis公式計算所述距離。
16. 如權(quán)利要去14所述的無線定位系統(tǒng)，其特征在于，所述固定節(jié)點(diǎn)分布于多層建筑的各個樓層平面以及樓層之間的樓梯處，且各固定節(jié)點(diǎn)均發(fā)送相同發(fā)射功率的無線信號，移動節(jié)點(diǎn)接收固定節(jié)點(diǎn)發(fā)送的所述無線信號；所述固定節(jié)點(diǎn)選擇單元，進(jìn)一步用于確定所述移動節(jié)點(diǎn)接收到的最大強(qiáng)度的所述無線信號所對應(yīng)的固定節(jié)點(diǎn)的位置如果該固定節(jié)點(diǎn)在樓梯處，則從設(shè)置在樓梯處的固定節(jié)點(diǎn)中，選擇出滿足預(yù)定條件的多個固定節(jié)點(diǎn)；如果該固定節(jié)點(diǎn)在樓層平面上，則從設(shè)置在該樓層平面上的固定節(jié)點(diǎn)中，選擇出滿足預(yù)定條件的多個固定節(jié)點(diǎn)；所述測距單元，進(jìn)一步用于根據(jù)所述移動節(jié)點(diǎn)接收到固定發(fā)送的無線信號的信號強(qiáng)度，按照Friis公式計算所述距離。
17. 如權(quán)利要去14所述的無線定位系統(tǒng)，其特征在于，所述無線定位裝置設(shè)置在固定節(jié)點(diǎn)、移動節(jié)點(diǎn)或計算服務(wù)器中。
全文摘要
本發(fā)明提供了無線定位方法、裝置及系統(tǒng)。所述方法包括步驟A，根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)與移動節(jié)點(diǎn)之間的距離，獲取該固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)，其中，所述固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)隨著所述距離的增加而減?。籅，對多個固定節(jié)點(diǎn)的權(quán)重參數(shù)進(jìn)行歸一化計算，得到各固定節(jié)點(diǎn)的歸一化權(quán)重參數(shù)；C，累加所述多個固定節(jié)點(diǎn)中各固定節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)與該固定節(jié)點(diǎn)的歸一化權(quán)重參數(shù)的乘積，獲取所述移動節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。按照本發(fā)明所述方法、裝置及系統(tǒng)，可以提高定位結(jié)果的精度。
文檔編號G01S1/00GK101236244SQ200810057960
公開日2008年8月6日 申請日期2008年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月21日
發(fā)明者濤 徐, 瑞 王 申請人:當(dāng)代天啟技術(shù)(北京)有限公司