距离估计方法和装置、以及节点定位方法和设备制造方法及图纸

公开了一种距离估计方法和装置、以及节点定位方法和设备。该距离估计方法用于在特定环境中估计第一节点与第二节点之间的实时距离，该第一节点能够从该第二节点接收信号，并且包括：获取原始实时强度序列；对该原始实时强度序列进行多尺度变换，以获得多个实时强度分量序列；去除各个实时强度分量序列中的突发噪声元素；根据去噪后的多个实时强度分量序列和多尺度经验映射关系来估计经验实时距离；以及至少根据该经验实时距离来确定该第一节点与该第二节点之间的实时距离。因此，根据本发明专利技术实施例的方法，能够提高测距结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信
，更具体地，本专利技术涉及一种距离估计方法和装置、以及节点定位方法和设备。
技术介绍
无线通信是利用电磁波而不是通过线缆进行的通信方式，其在人们日常生活中的应用越来越广泛。根据所使用的电磁波频率的不同，无线通信网络的通信协议和应用场景也大不相同，如全球移动通信系统(GSM)、射频识别(RFID)、卫星通信、超声波、超宽带、蓝牙等。在无线通信网络中，两个通信节点之间的距离估计在各个节点之间的通信过程中起到了重要的作用。为此，例如，可以通过两个节点之间的接收信号强度来估计位于特定环境中的两个节点之间的距离，其中在理论中，接收信号强度与节点距离成反比，也就是说，接收信号强度越强，发射节点与接收节点之间的距离最小，相反地，接收信号强度越弱，发射节点与接收节点之间的距离最大。然而，通常来说，在特定环境中可能存在由于可移动或不可移动障碍物等因素所引起的空间变化，即环境噪声。这种环境噪声导致两个节点之间的距离估计操作出现不确定性。例如，环境噪声包括白噪声和突发噪声，其中尤其是，突发噪声对于上述的距离估计操作会产生难以预测到的影响，造成估计结果出现较大程度的误差。一般地，突发噪声是指突然出现的、幅度高、而持续时间短的噪声。例如，人们走进节点所处的特定空间然后离开的动作可能会对在两个节点之间正在传输的信号造成阻挡，这种阻挡将在接收信号强度上产生突发噪声。传统上，由于并没有考虑到环境噪声的影响，所以当在接收信号强度中出现突发噪声时，上述距离估计操作将无法获得准确的距离估计结果。为了应对突发噪声，提出了一种解决方案，其可以在距离估计操作之前，首先使用滤波器直接在接收信号强度中滤除突发噪声。然而，由于目前没有一种方法能够准确地确定突发噪声的位置，所以在执行滤除操作的过程中，容易滤除掉有效信号和/或没有完全地滤除掉突发噪声，因而，所得到的距离估计结果仍然存在一定偏差。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于，提供一种能够提高测距结果的准确性的距离估计方法。本专利技术的另一目的在于，提供一种能够有效地提高定位精度的节点定位方法。为此，根据本专利技术的一个方面，提供了一种距离估计方法，用于在特定环境中估计第一节点与第二节点之间的实时距离，所述第一节点能够从所述第二节点接收信号，所述方法包括：获取原始实时强度序列，所述原始实时强度序列中的各个原始实时强度是在第一时段中的各个时隙中所述第一节点从所述第二节点接收到的信号的强度；对所述原始实时强度序列进行多尺度变换，以获得多个实时强度分量序列，所述多个实时强度分量序列分别是所述原始实时强度序列在多个尺度上的投影结果；去除各个实时强度分量序列中的突发噪声元素；根据去噪后的多个实时强度分量序列和多尺度经验映射关系来估计经验实时距离，所述多尺度经验映射关系用于表征在各个尺度上强度分量与距离分量之间的对应关系；以及至少根据所述经验实时距离来确定所述第一节点与所述第二节点之间的实时距离。此外，根据本专利技术的另一方面，提供了一种节点定位方法，用于对未知其位置的未知节点进行定位，所述未知节点能够与已知其位置的多个参考节点进行通信，所述方法包括：使用上述距离估计方法来分别估计所述未知节点与各个参考节点之间的实时距离；从所述多个参考节点中选择预定数目个参考节点；以及根据所述未知节点与所选择的各个参考节点之间的实时距离和所选择的各个参考节点的位置来对所述未知节点进行定位。根据本专利技术的又一方面，提供了一种距离估计装置，用于在特定环境中估计第一节点与第二节点之间的实时距离，所述第一节点能够从所述第二节点接收信号，所述装置包括：实时强度获取单元，用于获取原始实时强度序列，所述原始实时强度序列中的各个原始实时强度是在第一时段中的各个时隙中所述第一节点从所述第二节点接收到的信号的强度；多尺度变换单元，用于对所述原始实时强度序列进行多尺度变换，以获得多个实时强度分量序列，所述多个实时强度分量序列分别是所述原始实时强度序列在多个尺度上的投影结果；突发噪声去除单元，用于去除各个实时强度分量序列中的突发噪声元素；经验实时距离估计单元，用于根据去噪后的多个实时强度分量序列和多尺度经验映射关系来估计经验实时距离，所述多尺度经验映射关系用于表征在各个尺度上强度分量与距离分量之间的对应关系；以及实时距离确定单元，用于至少根据所述经验实时距离来确定所述第一节点与所述第二节点之间的实时距离。根据本专利技术的又一方面，提供了一种节点定位设备，用于对未知其位置的未知节点进行定位，所述未知节点能够与已知其位置的多个参考节点进行通信，所述设备包括：上述距离估计装置，用于分别估计所述未知节点与各个参考节点之间的实时距离；参考节点选择装置，用于从所述多个参考节点中选择预定数目个参考节点；以及未知节点定位装置，用于根据所述未知节点与所选择的各个参考节点之间的实时距离和所选择的各个参考节点的位置来对所述未知节点进行定位。与现有技术相比，本专利技术的实施例提供了一种距离估计方法和装置，其能够在通过接收信号强度来估计两个节点之间的距离时，首先对接收信号强度进行多尺度变换，以便将接收信号强度投影到多个尺度上，从而精确地定位并去除突发噪声在多个尺度上的投影分量。此外，该距离估计方法和装置还能够充分考虑接收信号强度的时变特性，从而在测距过程中，使用加权因子来对具有实时性的理想实时距离和具有历史规律性的经验实时距离两者进行相互校正，从而得到最终的实时距离。因此，根据本专利技术实施例的距离估计方法和装置能够提高测距结果的准确性。此外，本专利技术的实施例还提供了一种节点定位方法和装置，其能够在根据未知节点与参考节点之间的实时距离和参考节点的位置来对所述未知节点进行定位时，根据全面的准则来选取合适的参考节点，以确保该参考节点与未知节点之间的估计距离尽可能小地受到突发噪声的影响，从而使得该节点定位方法和装置能够很好地适用于不同的复杂环境，并且能够有效地提高定位精度。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1图示了根据本专利技术实施例的应用场景的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种距离估计方法，用于在特定环境中估计第一节点与第二节点之间的实时距离，所述第一节点能够从所述第二节点接收信号，其特征在于，所述方法包括：获取原始实时强度序列，所述原始实时强度序列中的各个原始实时强度是在第一时段中的各个时隙中所述第一节点从所述第二节点接收到的信号的强度；对所述原始实时强度序列进行多尺度变换，以获得多个实时强度分量序列，所述多个实时强度分量序列分别是所述原始实时强度序列在多个尺度上的投影结果；去除各个实时强度分量序列中的突发噪声元素；根据去噪后的多个实时强度分量序列和多尺度经验映射关系来估计经验实时距离，所述多尺度经验映射关系用于表征在各个尺度上强度分量与距离分量之间的对应关系；以及至少根据所述经验实时距离来确定所述第一节点与所述第二节点之间的实时距离。

【技术特征摘要】
1.一种距离估计方法，用于在特定环境中估计第一节点与第二节点之间
的实时距离，所述第一节点能够从所述第二节点接收信号，其特征在于，所
述方法包括：
获取原始实时强度序列，所述原始实时强度序列中的各个原始实时强度
是在第一时段中的各个时隙中所述第一节点从所述第二节点接收到的信号的
强度；
对所述原始实时强度序列进行多尺度变换，以获得多个实时强度分量序
列，所述多个实时强度分量序列分别是所述原始实时强度序列在多个尺度上
的投影结果；
去除各个实时强度分量序列中的突发噪声元素；
根据去噪后的多个实时强度分量序列和多尺度经验映射关系来估计经验
实时距离，所述多尺度经验映射关系用于表征在各个尺度上强度分量与距离
分量之间的对应关系；以及
至少根据所述经验实时距离来确定所述第一节点与所述第二节点之间的
实时距离。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取原始经验强度序列和相应的原始经验距离序列，所述原始经验强度
序列中的各个原始经验强度是在所述第一时段以前的第二时段中的各个时隙
中所述第一节点从所述第二节点接收到的信号的强度，并且所述原始经验距
离序列中的各个原始经验距离是在所述第二时段中的各个时隙中所得到的所
述第一节点与所述第二节点之间的距离；
对所述原始经验强度序列和所述原始经验距离序列进行多尺度变换，以
获得多个经验强度分量序列和多个经验距离分量序列，所述多个经验强度分
量序列分别是所述原始经验强度序列在多个尺度上的投影结果，并且所述多
个经验距离分量序列分别是所述原始经验距离序列在多个尺度上的投影结
果；
去除各个经验强度分量序列中的突发噪声元素；以及
根据去噪后的多个经验强度分量序列和所述多个经验距离分量序列来生
成所述多尺度经验映射关系。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，在去除各个实时强度分量序列
中的突发噪声元素之前，所述方法还包括：
针对各个实时强度分量序列，计算所述实时强度分量序列中的各个元素
的平均值；
针对所述实时强度分量序列中的各个元素，计算所述元素与所述平均值
之间的个体偏差程度；以及
当所述个体偏差程度大于或等于个体偏差阈值时，判断出所述元素是突
发噪声元素。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于，在计算所述实时强度分量序列
中的各个元素的平均值之前，所述方法还包括：
计算所述实时强度分量序列的总体偏差程度；以及
当所述总体偏差程度大于或等于总体偏差阈值时，计算所述实时强度分
量序列中的各个元素的平均值。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，去除各个实时强度分量序列中
的突发噪声元素包括：
针对各个实时强度分量序列，计算在所述实时强度分量序列中除了所述
突发噪声元素之外的其他剩余元素的平均值；以及
使用所述平均值来替换所述突发噪声元素。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，根据去噪后的多个实时强度分
量序列和多尺度经验映射关系来估计经验实时距离包括：
根据去噪后的多个实时强度分量序列和多尺度经验映射关系来估计多个
实时距离分量序列，所述多个实时距离分量序列分别是原始实时距离序列在
多个尺度上的投影结果，所述原始实时距离序列中的各个原始实时距离是在
所述第一时段中的各个时隙中所估计的所述第一节点与所述第二节点之间的
距离；以及
根据所述多个实时距离分量序列来生成所述经验实时距离。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，在至少根据所述经验实时距离
来确定所述第一节点与所述第二节点之...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢晓梅，笪斌，王炜，杨林举，廖可，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：日本;JP