[發明專利]基于無線技術的自適應判斷障礙物的室內定位方法和系統

有效

• 申請號: 201510571432.2
• 申請日: 2015-09-09
• 公開（公告）號: CN105376855B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 周國富;張偉男;羅智杰;劉強
• 申請（專利權）人: 華南師范大學;深圳市國華光電科技有限公司;深圳市國華光電研究院
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 馮劍明

本發明涉及基于無線技術的自適應判斷障礙物的室內定位方法，屬于無線室內定位領域。現有的基于無線技術的定位方法主要有三角測量法和位置指紋識別法，其中，三角測量法受到障礙物的干擾，抗干擾能力差；位置指紋識別法的精度有賴于錨節點的數量，增加錨節點的數量會大幅增加成本的運算量。本發明采取的方案是采用4個及以上的錨節點，經多次三角測量再將結果代入障礙算法，從而得到經過障礙算法修正后的精確的位置信息和障礙物的類型與位置。此外，本發明還涉及了在多個房間內定位以及非矩形房間內的基于無線技術的室內定位方法。

技術領域

本發明涉及基于無線技術的自適應判斷障礙物的室內定位方法和系統，屬于無線室內定位領域。

背景技術

定位技術在人們的工作和日常生活中發揮著日益重要的作用，如車輛導航、建筑工地管理等，都離不開定位技術的支持。其中，尤其是以GPS的為首的衛星定位技術得到了極為廣泛的應用，然而衛星信號極易受到障礙物的干擾和阻斷，在復雜的密集的建筑群，室內等環境下，時常會出現定位不準，乃至無法定位的現象。因此，需要有其他無線定位技術在特定條件下輔助或者取代衛星定位。

目前主要的定位技術有：藍牙技術，WiFi技術，紅外線技術和射頻識別技術。其中紅外線技術和射頻識別技術都能達到較高的測量精度，但紅外線技術抗干擾性很差，只適合短距離的視距傳播。而射頻識別技術沒有通信能力，還沒得到移動設備的支持，使之成為定位技術瓶頸。作為當今熱門的兩種技術，藍牙技術和WiFi技術在室內定位上應用前景非常好，人們可以通過移動設備進行室內定位，大大提高了可操作性。藍牙技術與WiFi技術的原理較為相似，但藍牙技術的測量精度相對較高。

以往的藍牙設備主要存在功耗高和傳輸速率低等問題。全新的藍牙4.0版本將傳統藍牙，高速藍牙和低功耗藍牙技術合而為一。它集成了高速藍牙和低功耗藍牙等優點，低功耗藍牙最大特點是擁有超低的運行功耗和待機功耗，可應用于對功耗有嚴格要求的無線方案，而且隨之智能機的發展將有著更加廣泛的領域。

目前，多數的無線定位技術都利用了RSSI測距技術，利用無線信號的功率和距離的關系來測算信號源和接收端的距離，其中主要的定位方法有兩種，即三角測量法和位置指紋識別法。三角測量法的實施分為如下兩個步驟，(1)測得待測目標到三個位置已知的錨節點的距離；(2)以各錨節點為圓心，以該錨節點到待測目標的距離為半徑畫三個圓，三個圓交于一點，計算出交點的坐標。該交點即為待測目標的位置。三角測量法具有設備要求低、操作簡單、計算量小等優點，然而無線信號測距的精度受待測目標與錨節點之間障礙物的影響很大，尤其是在面積受限，有人員流動的室內定位領域，障礙物的影響尤為顯著。因此，事實證明單獨的三角測量法在實時室內定位領域幾乎不可用。位置指紋識別法的實施主要分為離線訓練和在線測量兩個步驟，其中離線訓練階段，設置合理位置的參考點分布，分別測得各參考點距離不同錨節點的距離，將各參考點的位置和距離不同錨節點的距離信息記錄在位置指紋數據庫中；在線測量階段，測得待測目標的距離不同錨節點的距離并用該距離與位置指紋數據庫中已有的各參考點的離線訓練距離信息進行對比，待測目標的距離值與數據庫中的參考點的離線訓練距離信息一致時，待測目標的位置便位于該離線訓練距離信息對應的參考點的位置。位置指紋識別法具有精度高，不受原有環境影響等優點，然而位置指紋識別法在離線訓練階段的計算量龐大，離線數據庫需要保存大量的數據，并且測量精度有賴于錨節點的數量，當錨節點數量少時位置指紋識別法的測量精度低，為增大測量的精度而增加錨節點數會極大的提升成本和計算量。此外，位置指紋識別法不能實現判斷障礙物類型和方位的作用。

發明內容

針對現有技術的上述缺陷，本發明的技術方案提供了基于無線技術的自適應判斷障礙物的室內定位方法和系統，以解決現有技術在有障礙物干擾的情況下無法在室內精確定位的技術問題。

本發明的技術方案解決其問題采取的技術方案是：

根據本發明的第一方面，提供了基于無線技術的自適應判斷障礙物的室內定位方法，其包括步驟：