一种室内无线电干扰源嵌入式位置指纹定位装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术为一种室内无线电干扰源嵌入式位置指纹定位装置，该装置的组成包括多个相同的无线电信号强度采集装置、无线路由器和嵌入式系统定位服务器装置；所述的无线电信号强度采集装置的组成包括采集端控制模块、第一USB模块、频谱仪、天线模块、第一WiFi模块、第一数据存储模块和电池模块；所述的嵌入式系统定位服务器装置的组成包括服务器控制模块、第二USB模块、第二WiFi模块、第二数据存储模块、LCD显示及人机交互模块；本实用新型专利技术具有功耗低、尺寸小、易维护等优点，方便在不同环境下的快速部署。

【技术实现步骤摘要】

本技术装置涉及无线定位
，实现对目标室内环境指定频段内的无线电信号强度进行测量，配合位置指纹定位技术完成对定位目标的定位工作，本装置可以采集1Hz-4.4GHz内任意频率的信号强度值，适用于此频率内的无线电干扰源(也称发射源)定位，优化了定位，提高了定位精度。是可用于室内干扰源位置指纹定位、室内指定中心频率信号强度采集、定位算法验证的装置。
技术介绍
无线电波在空间或介质中传播具有折射、反射、散射、绕射以及吸收等特性。这些特性使无线电波随着传播距离的增加而逐渐衰减，不同频率(或波长)的无线电波，其传播特性往往不同。一般情况下，无线电的频率越低，其传播损耗越小，覆盖距离越远，绕射能力也越强。目前基于位置的应用正在飞速发展，室内无线定位是一个很热门的问题。无线定位技术大致可以分为基于测距的定位和非测距的定位两种。在室内环境中，障碍物众多导致无线信号的传播产生严重的多径和阴影效应，基于测距的定位容易受这些因素的干扰而出现稳定性差、定位精度低的状况。位置指纹定位属于非测距定位技术，其基本思想是提前采集待定位空间中不同位置处的无线信号强度特征作为位置指纹，定位时通过计算实测信号强度与位置指纹点信号强度特征之间的相似度来确定目标位置。位置指纹定位技术正因为利用了室内复杂环境生成的与位置强相关的电磁信号强度特征，故十分适合于室内定位。位置指纹定位技术的定位过程通常分为两个阶段：离线训练阶段和在线定位阶段。离线训练阶段，首先需要将待定位的区域按一定的间距或规则划分，以在待定位空间中均匀选取采样点；然后在每一个采样点采集一定数量的无线电信号强度信息，抽取信号的特征参数，连同该点的位置信息一同存入数据库。此数据库也称为位置指纹数据库或射频地图(RadioMap)。在线定位阶段，将实时采集到的无线电信号强度与位置指纹数据库中的数据进行匹配计算，找出相似度最大的点，将该点的位置作为位置估计结果。目前，使用位置指纹定位技术的室内定位系统研究主要集中在无线保真(Wireless-Fidelity)信号。现有基于WiFi的位置指纹定位系统大多属于主动定位的系统，它需要移动目标主动发出定位请求才能实现定位。且无线保真信号的频段固定，大多工作在2.4GHz或5GHz射频频段，这也就限定了使用无线保真信号定位所用的无线电频率。如果我们想要定位其它频率的无线电信号，这种定位系统将无法使用。同时，由上文介绍的无线电波的传播特点我们可知，不同频率的无线电波，其传播特性不同，当前市面上的基于WiFi的室内定位系统不可测量任意频率的无线信号强度，无法为研究人员提供必要的数据来研究室内定位中不同频率对定位精度的影响，也无法对以其它频率为载波(即干扰源)的室内无线电信号进行定位。同时，现有的定位服务器往往体积较大，不方便快速部署。在无线电通信系统中，被确定是产生干扰的发射、辐射、或感应称之为干扰源。对干扰源的定位属于被动定位，有着广阔的意义，这种被动定位系统只需佩戴一个无线电发射装置即能运用在室内医疗等行业中，如对重点病人跟踪监护、医疗设备监控；监狱重点犯人跟踪、目标实时位置查询等。
技术实现思路
本技术的目的为针对当前技术存在的不足，提供一种室内无线电干扰源嵌入式位置指纹定位装置。该装置通过采集端控制模块与频谱分析仪的组合，使用采集端进行数据采集及处理，能够测量1Hz-4.4GHz的无线电信号强度，动态测量范围为-125dBm-10dBm,相对测量精度0.25dB，并且减小了服务器的负担，在进行无线电信号强度采集时，采集误差不超过0.25dB,具有较高的采集精度，可以满足位置指纹定位对采集误差的要求。实验设备小巧，功耗低，方便部署，定位精度高。本技术的技术方案为：一种室内无线电干扰源嵌入式位置指纹定位装置，该装置的组成包括多个相同的无线电信号强度采集装置、无线路由器和嵌入式系统定位服务器装置；所述的无线电信号强度采集装置的组成包括采集端控制模块、第一USB模块、频谱仪、天线模块、第一WiFi模块、第一数据存储模块和电池模块；其连接关系为采集端控制模块分别与第一USB模块、第一数据存储模块、电池模块连接，频谱仪分别与第一USB模块、天线模块连接；第一USB模块与第一WiFi模块连接，第一WiFi模块与无线路由器无线连接；所述的多个无线电信号强度采集装置的数量为3～6个；所述的嵌入式系统定位服务器装置的组成包括服务器控制模块、第二USB模块、第二WiFi模块、第二数据存储模块、LCD显示及人机交互模块；其连接关系为：服务器控制模块分别与第二USB模块、第二数据存储模块、LCD显示及人机交互模块连接；USB模块与第二WiFi模块连接，第二WiFi模块与无线路由器无线连接；所述的第一WiFi模块、第二WiFi模块均采用主控芯片为MT7601UN的无线网卡；所述的采集端控制模块选用64位Intel Atom E3825双核处理器；所述的天线模块为全向天线；所述的第一数据存储模块、第二数据存储模块均为安装有TF Card的数据存储模块；所述的服务器控制模块为四核ARM Cortex-A9构架的处理器。本技术的有益效果为：与传统基于WLAN的室内位置指纹定位装置不同，传统的定位装置为固定无线电信号的发射端，实现无线电信号接收端的定位功能；本技术与传统方式相反，固定无线电信号的接收端，对无线电的发射端(也称干扰源)实施定位。本技术只需更改服务器所发送的配置数据即可实时测量1Hz-4.4GHz内动态范围为-125dBm-10dBm的任意频率无线信号强度值，并将强度值存入相关数据库，且测量强度值的测量精度为0.25dB，不限制于现有室内定位所使用的无线电载体频率；能够对所测量频率的室内无线电信号干扰源或发射源进行定位；为研究不同频率的无线电波对室内定位精度的影响提供平台；采用位置指纹数据库滤波方法，有效提高了装置的定位精度，以实施例为例，其定位误差的
累积误差分布如附图6所示，系统定位精度位于2m内的概率由位置指纹数据库滤波前的74％提高到了滤波后的97％，可知实施例中定位精度有了较大提高；为数据预处理及匹配算法留出接口，方便研究人员进行不同定位算法效果验证；采用嵌入式系统，使得本装置具有功耗低、尺寸小、易维护等优点，方便在不同环境下的快速部署。附图说明下面结合附图对本技术进一步说明。图1是技术装置的室内无线电干扰源嵌入式位置指纹定位系统结构示意图。图2是技术装置的无线电信号强度采集装置的程序流程图。图3是技术装置的嵌入式系统定位服务器的主程序流程图。图4是技术装置的位置指纹库滤波方法流程图。图5是技术装置的信号强度采集侧视图，其中，采集点数为10点。图6是技术装置使用位置指纹库滤波前后100个采集点定位精度累积误差分布曲线。具体实施方式下面结合附图对本技术进行说明，但它们不对本技术作任何限制。一种室内无线电干扰源嵌入式位置指纹定位装置，该装置的组成整体结构如图1所示，包括多个相同的无线电信号强度采集装置、无线路由器201和嵌入式系统定位服务器装置，所述的多个无线电信号强度采集装置的数量为3～6个，(本实施例为4台)；所述的无线电信号强度采集装置的组成包括采集端控制模块101、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种室内无线电干扰源嵌入式位置指纹定位装置，其特征为该装置的组成包括多个相同的无线电信号强度采集装置、无线路由器和嵌入式系统定位服务器装置；所述的无线电信号强度采集装置的组成包括采集端控制模块、第一USB模块、频谱仪、天线模块、第一WiFi模块、第一数据存储模块和电池模块；其连接关系为采集端控制模块分别与第一USB模块、第一数据存储模块、电池模块连接，频谱仪分别与第一USB模块、天线模块连接；第一USB模块与第一WiFi模块连接，第一WiFi模块与无线路由器无线连接；所述的多个无线电信号强度采集装置的数量为3~6个；所述的嵌入式系统定位服务器装置的组成包括服务器控制模块、第二USB模块、第二WiFi模块、第二数据存储模块、LCD显示及人机交互模块；其连接关系为：服务器控制模块分别与第二USB模块、第二数据存储模块、LCD显示及人机交互模块连接；USB模块与第二WiFi模块连接，第二WiFi模块与无线路由器无线连接。

【技术特征摘要】
1.一种室内无线电干扰源嵌入式位置指纹定位装置，其特征为该装置的组成包括多个相同的无线电信号强度采集装置、无线路由器和嵌入式系统定位服务器装置；所述的无线电信号强度采集装置的组成包括采集端控制模块、第一USB模块、频谱仪、天线模块、第一WiFi模块、第一数据存储模块和电池模块；其连接关系为采集端控制模块分别与第一USB模块、第一数据存储模块、电池模块连接，频谱仪分别与第一USB模块、天线模块连接；第一USB模块与第一WiFi模块连接，第一WiFi模块与无线路由器无线连接；所述的多个无线电信号强度采集装置的数量为3~6个；所述的嵌入式系统定位服务器装置的组成包括服务器控制模块、第二USB模块、第二WiFi模块、...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜太行，方孟智，江春冬，陈云飞，李娟妹，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津;12