一種基于少量測(cè)量點(diǎn)信號(hào)融合分析的快速無(wú)線(xiàn)定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開(kāi)了一種基于少量測(cè)量點(diǎn)信號(hào)融合分析的快速無(wú)線(xiàn)定位方法，涉及無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)在應(yīng)用中通常是通過(guò)多個(gè)測(cè)量點(diǎn)(一般是三個(gè)以上)對(duì)目標(biāo)的信號(hào)能量進(jìn)行測(cè)量，并通過(guò)極大似然法、最小二乘法、卡爾曼濾波等各種算法來(lái)計(jì)算目標(biāo)的位置。但是在陌生環(huán)境下對(duì)目標(biāo)進(jìn)行追蹤時(shí)，根本無(wú)法預(yù)設(shè)很多測(cè)量點(diǎn)，常見(jiàn)的無(wú)線(xiàn)定位方法并不適用。而且常見(jiàn)定位方法較為復(fù)雜，計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，不利于快速定位目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于少量測(cè)量點(diǎn)信號(hào)融合分析的快速無(wú)線(xiàn)定位方法，在測(cè)量點(diǎn)較少(三個(gè)以下)的情況下，對(duì)信號(hào)能量進(jìn)行融合分析，通過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單的運(yùn)算，快速定位目標(biāo)的位置及活動(dòng)半徑。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
一種基于少量測(cè)量點(diǎn)信號(hào)融合分析的快速無(wú)線(xiàn)定位方法，具體步驟包括:
步驟一、建立信號(hào)能量強(qiáng)度與距離的關(guān)系；
步驟二、獲取測(cè)量點(diǎn)的位置信息及測(cè)量信息；
步驟三、計(jì)算待測(cè)目標(biāo)相對(duì)測(cè)量點(diǎn)的綜合信號(hào)強(qiáng)度及方向；
步驟四、融合分析測(cè)量點(diǎn)獲得的待測(cè)目標(biāo)綜合信號(hào)強(qiáng)度及方向，計(jì)算得出待測(cè)目標(biāo)所在位置及活動(dòng)范圍。
[0005]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述步驟四中，信號(hào)融合分析具體包括以下三種:
401、單測(cè)量點(diǎn)定位:測(cè)量點(diǎn)位置確定后，根據(jù)步驟四所得待測(cè)目標(biāo)綜合信號(hào)方向延長(zhǎng)預(yù)測(cè)信號(hào)線(xiàn)，再根據(jù)步驟一中信號(hào)能量強(qiáng)度與距離的關(guān)系得出第一預(yù)測(cè)點(diǎn)位置，待測(cè)目標(biāo)的活動(dòng)范圍以預(yù)測(cè)點(diǎn)為圓心，以測(cè)量點(diǎn)到預(yù)測(cè)點(diǎn)距離的1/3為活動(dòng)半徑；
402、雙測(cè)量點(diǎn)定位:確定兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)的位置，延長(zhǎng)測(cè)量點(diǎn)的兩條預(yù)測(cè)信號(hào)線(xiàn)，形成兩條以測(cè)量點(diǎn)為原點(diǎn)的射線(xiàn)，根據(jù)步驟一中信號(hào)能量強(qiáng)度與距離的關(guān)系分別得出兩個(gè)第一預(yù)測(cè)點(diǎn)位置，再進(jìn)一步判斷所述射線(xiàn)是否有交點(diǎn)，
1)存在交點(diǎn)，則以交點(diǎn)為待測(cè)目標(biāo)的新預(yù)測(cè)點(diǎn)，待測(cè)目標(biāo)的活動(dòng)范圍以交點(diǎn)為圓心，以交點(diǎn)到兩個(gè)第一預(yù)測(cè)點(diǎn)的距離的平均值為活動(dòng)半徑；
2)不存在交點(diǎn)，則取兩個(gè)第一預(yù)測(cè)點(diǎn)連線(xiàn)的中心為新預(yù)測(cè)點(diǎn)，待測(cè)目標(biāo)的活動(dòng)范圍以新預(yù)測(cè)點(diǎn)為圓心，以?xún)蓚€(gè)第一預(yù)測(cè)點(diǎn)連線(xiàn)長(zhǎng)度的一半為活動(dòng)半徑；
403、三測(cè)量點(diǎn)定位:確定三個(gè)測(cè)量點(diǎn)位置，延長(zhǎng)三條預(yù)測(cè)信號(hào)線(xiàn)相交，判斷是否有三個(gè)交點(diǎn)，
I)存在三個(gè)交點(diǎn)，則將三個(gè)交點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)三角形，將三角形的重心作為待測(cè)目標(biāo)的新預(yù)測(cè)點(diǎn)，待測(cè)目標(biāo)的活動(dòng)范圍以新預(yù)測(cè)點(diǎn)為圓心，以三角形等面積圓的半徑作為活動(dòng)半徑;
2)交點(diǎn)少于三個(gè)，則根據(jù)步驟一中信號(hào)能量強(qiáng)度與距離的關(guān)系分別得出三個(gè)第一預(yù)測(cè)點(diǎn)位置，再兩兩比較三個(gè)第一預(yù)測(cè)點(diǎn)之間的距離，選取最長(zhǎng)距離的中心作為待測(cè)目標(biāo)的新預(yù)測(cè)點(diǎn)，待測(cè)目標(biāo)的活動(dòng)范圍以新預(yù)測(cè)點(diǎn)為圓心，以最長(zhǎng)距離的一半為活動(dòng)半徑。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述步驟一中，信號(hào)能量強(qiáng)度與距離的關(guān)系通過(guò)距離強(qiáng)度實(shí)地測(cè)試獲得，方法具體為:記錄測(cè)量點(diǎn)和待測(cè)目標(biāo)之間距離為10m整數(shù)倍時(shí)的無(wú)線(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度，得出隨著距離變化無(wú)線(xiàn)信號(hào)能量強(qiáng)度的變化趨勢(shì)線(xiàn)，該趨勢(shì)線(xiàn)即為信號(hào)能量強(qiáng)度與距離的關(guān)系。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，步驟二中，所述位置信息包括測(cè)量點(diǎn)所在經(jīng)度、緯度，所述測(cè)量信息包括東、南、西、北四個(gè)方向所測(cè)目標(biāo)無(wú)線(xiàn)信號(hào)能量強(qiáng)度。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，步驟三中，所述綜合信號(hào)強(qiáng)度取東、南、西、北四個(gè)方向信號(hào)強(qiáng)度的平均值，綜合信號(hào)方向使用平行四邊形法進(jìn)行矢量合成得到。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，步驟402中，不存在交點(diǎn)的情況包括預(yù)測(cè)信號(hào)線(xiàn)平行或者預(yù)測(cè)信號(hào)線(xiàn)不平行但射線(xiàn)無(wú)交點(diǎn)。
[0010]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:無(wú)線(xiàn)定位所需測(cè)量點(diǎn)數(shù)量較少，可以通過(guò)對(duì)少量測(cè)量點(diǎn)目標(biāo)信號(hào)角度與能量強(qiáng)度進(jìn)行融合分析，定位目標(biāo)所在位置及活動(dòng)半徑。另外，由于預(yù)先加載信號(hào)能量強(qiáng)度與距離的關(guān)系，且融合分析方法相對(duì)簡(jiǎn)單，因此可以快速定位目標(biāo)。定位精確度和靈活性較高。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明中矢量合成示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明中單測(cè)量點(diǎn)融合定位示意圖。
[0013]圖3是本發(fā)明中雙測(cè)量點(diǎn)融合定位(有交點(diǎn))示意圖。
[0014]圖4是本發(fā)明中雙測(cè)量點(diǎn)融合定位(無(wú)交點(diǎn))示意圖。
[0015]圖5是本發(fā)明中三測(cè)量點(diǎn)融合定位(有三交點(diǎn))示意圖。
[0016]圖6是本發(fā)明中三測(cè)量點(diǎn)融合定位(少于三交點(diǎn))示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0018]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，對(duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，從對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明中，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)。本發(fā)明所公開(kāi)的一種基于少量測(cè)量點(diǎn)信號(hào)融合分析的快速無(wú)線(xiàn)定位方法包括以下步驟:
步驟1、建立信號(hào)能量強(qiáng)度與距離的關(guān)系。通過(guò)實(shí)地測(cè)試獲得一組測(cè)量點(diǎn)與待測(cè)目標(biāo)之間距離、信號(hào)強(qiáng)度的相關(guān)數(shù)據(jù)。將這些數(shù)據(jù)記錄入庫(kù)并進(jìn)行曲線(xiàn)擬合，可得出隨著距離變長(zhǎng)無(wú)線(xiàn)信號(hào)能量強(qiáng)度的衰減趨勢(shì)線(xiàn)，該趨勢(shì)線(xiàn)即為信號(hào)能量強(qiáng)度與距離的關(guān)系。
[0019]步驟2、獲取測(cè)量點(diǎn)的位置信息及測(cè)量信息，位置信息包括測(cè)量點(diǎn)所在經(jīng)度、緯度，測(cè)量信息包括東、南、西、北四個(gè)方向所測(cè)目標(biāo)無(wú)線(xiàn)信號(hào)能量強(qiáng)度。
[0020]步驟3、計(jì)算待測(cè)目標(biāo)相對(duì)測(cè)量點(diǎn)的綜合信號(hào)強(qiáng)度及方向。綜合信號(hào)強(qiáng)度取四個(gè)方向信號(hào)強(qiáng)度的平均值，綜合信號(hào)方向使用平行四邊形法進(jìn)行矢量合成得到:如圖1所示，四個(gè)方向信號(hào)0E、OS、Off, ON首先合成為OX、0Y，然后再合成為OZ，OZ即為綜合信號(hào)方向。
[0021]步驟4、融合分析少量測(cè)量點(diǎn)獲得的待測(cè)目標(biāo)綜合信號(hào)強(qiáng)度及方向，計(jì)算得出待測(cè)目標(biāo)所在位置及活動(dòng)范圍。根據(jù)測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量(少于3個(gè))進(jìn)行區(qū)分，信號(hào)融合分析具體步驟如下:
(I)