[發明專利]一種用于地下空間的無線定位方法和系統

有效

• 申請號: 201910203175.5
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN110022530B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 王巍;黃森;張寧;王盼;江濤
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04W4/021
• 分類號: H04W4/021;H04W4/30;H04W64/00;G01S5/02;G01C21/16
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

1.一種用于地下空間的無線定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)在地下空間內布置無線接入點并構建指紋庫；

(2)獲取目標對象所在位置的RSSI信息并與指紋庫進行匹配，得到目標對象所在位置的預測值，獲取慣性數據并進行航跡推算，得到目標對象所在位置的測量值；

(3)采用卡爾曼濾波將所述預測值和測量值進行融合，得到目標人員所在位置；

(4)當地下空間內沒有目標對象時，對無線接入點發送的CSI數據進行處理，實時檢測是否有非法入侵；所述步驟(4)中所述對無線接入點發送的CSI數據進行處理，具體包括：

(41)求取并保存t時段內無線接入點之間n個數據流上CSI信息的幅值；其中，n是無線接入點天線數量的乘積；

(42)采用皮爾遜相關系數對上述幅值分別進行處理，并對得到的n個皮爾遜相關系數進行求和；

(43)在設定的反應時間內，將獲取的全部皮爾遜相關系數之和保存為向量{P_tP_t+1…P_t+k}，其中，k為反應時間內獲取的皮爾遜系數之和的個數；

(44)計算中位數絕對差MAD；

(45)將中位數絕對差與閾值比較，當所述中位數絕對差MAD大于等于閾值threshold時，則有人侵入；當所述中位數絕對差小于閾值threshold時，則無人侵入。

2.根據權利要求1所述的一種用于地下空間的無線定位方法，其特征在于，所述步驟(1)中所述無線接入點之間距離設置為100米以內。

3.根據權利要求1或2所述的一種用于地下空間的無線定位方法，其特征在于，所述步驟(1)中所述構建指紋庫，具體包括：

在無線接入點之間進行等間距的區域劃分，選取劃分后區域的中心點作為指紋點；

獲取無線接入點在所述指紋點處的RSSI信息，并上傳至服務器，構建指紋庫。

4.根據權利要求1所述的一種用于地下空間的無線定位方法，其特征在于，所述步驟(3)中所述融合的方法具體為：

將所述預測值和測量值代入如下方程進行卡爾曼濾波：

X_n＝X_n-1+K(Z_n-X_n-1)

K＝P/(P+R)

P＝P-KQ+Q

其中，X_n為狀態向量，表示系統當前狀態，即經過融合之后得到的目標位置，X_n-1為系統上一個時刻的位置，K為濾波增益，Z_n為RSSI指紋定位結果，即所述預測值，P為系統誤差的方差，初始值為1，R為行人航跡推算的方差，Q為系統噪聲的方差；

在接收到RSSI指紋定位結果之前，X_n的初始值為行人航跡推算結果，將上一時刻位置與當前RSSI指紋定位結果融合，得到新的目標位置。

5.根據權利要求4所述的一種用于地下空間的無線定位方法，其特征在于，所述系統噪聲Q按照以下方法自動調整大小：

目標對象走向無線接入點時，Q值減小，融合結果更接近RSSI指紋定位結果；目標對象遠離無線接入點時，Q值增大，融合結果更接近行人航跡推算定位結果。

6.根據權利要求1所述的一種用于地下空間的無線定位方法，其特征在于，所述步驟(44)中所述中位數絕對差MAD的計算方法為：

求取向量{P_tP_t+1…P_t+k}中所有皮爾遜系數之和的中位數；

求取每個皮爾遜系數之和與所述中位數之間的偏差；

求取所有偏差絕對值的中位數MAD。

7.根據權利要求1所述的一種用于地下空間的無線定位方法，其特征在于，所述步驟(45)中所述閾值threshold取值范圍為0.08-0.25。