一种基于多移动终端的无线定位系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于多移动终端的无线定位系统和方法，所述定位系统包括：服务器、定位算法处理模块、数据库模块和多个装有通信模块的移动终端；多个装有通信模块的移动终端组成一个网络，每个移动终端每隔特定时间向服务器发送自身信息及其周围其它移动终端节点的信息；所述服务器接收到该信息后，将该信息解析成标准格式并存储到数据库模块中，再调用定位算法处理模块对该信息进行处理，以计算出目标移动终端的位置，并将该位置返回给用户。本发明专利技术所述定位系统当目标通信系统出现异常时，依然能够通过系统实现目标的远程定位；该定位方法采用修正后的定位权重系数进行位置计算，实现了定位算法的自适应性，有利于降低定位误差，提高定位精度。

A Wireless Location System Based on Multi-Mobile Terminal

The invention relates to a wireless positioning system based on multi-mobile terminal, which includes a server, a positioning algorithm processing module, a database module and a plurality of mobile terminals equipped with communication modules; a plurality of mobile terminals equipped with communication modules form a network, and each mobile terminal transmits its own information to the server and other moves around it at a specific time. After receiving the information, the server parses the information into a standard format and stores it in the database module, then calls the location algorithm processing module to process the information, so as to calculate the location of the target mobile terminal and return the location to the user. When the target communication system is abnormal, the positioning system can still realize the remote positioning of the target through the system. The positioning method uses the revised positioning weight coefficient to calculate the position, realizes the adaptability of the positioning algorithm, and is beneficial to reducing the positioning error and improving the positioning accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多移动终端的无线定位系统和方法
本专利技术涉及无线终端定位
，具体涉及一种基于多移动终端的无线定位系统和方法。
技术介绍
无线通信区别于有线通信，无线移动定位是指利用装载在移动终端的无线接收机接收到的信号频率、相位、传播时间等测量值，通过一定的算法计算出终端在特定坐标系中的位置。在过去几十年，无线移动定位问题得到了广泛的研究，定位研究着重于军事目标跟踪和导航。由于无线电设备移动性和数据处理能力的局限，随着电子技术和无线通信的发展，移动终端定位导航系统的研究范围和应用场景得到了扩展，以及智能交通如从单一的车辆定位和导航系统发展到能够进行道路和车辆双向信息交换的智能车辆道路系统，这带动了车辆移动终端定位和基于位置服务(LocationBasedService，LBS)的研究。随着具有良好计算性能的个人电子设备的大量普及，公众对定位需求有更广泛的要求，国家政府出于战略高度考虑，对基于位置的安全管理也有了强制性要求，准确确定移动终端位置的重要性和必要性日益显露了出来，并逐渐发展出新的定位技术，展现出巨大的应用前景和商业价值。由于无线定位是用无线电波，受气候效应的影响小，它是保证人的交通安全的必要手段，在复杂条件下是一种用于导航非常有效的方法。在现代社会中，特别是在信息化战争中，无线定位技术发挥着越来越重要的作用，在军事和民用领域使用覆盖率高。它已广泛应用于军事和民用领域，利用不同的定位原理，已经开发出了地面雷达，红外检测，光学检测，无人机，预警，侦察，基于信息采集和检测系统。对于大多数应用，不知道传感器位置而感知的数据是没有意义的。传感器节点必须明确自身位置才能详细说明“在什么位置或区域发生了特定事件”，实现对外部目标的定位和追踪。另一方面，了解传感器节点位置信息还可提高路由效率，实现网络的负载均衡和网络拓扑的自配置。定位技术作为无线传感器网络的关键技术之一，它在无线传感器网络中的应用主要分为两大类：一类是无线传感器网络对自身传感器节点的定位，另一类是无线传感器网络对外部目标的定位。传统的定位系统主要存在如下问题：在移动终端受到强烈电磁干扰的情况下，通信系统失灵；在GPS信号微弱的环境下无法获得准确的位置信息，定位误差过大；在无GPS信号的情况下，无其他手段获取自身位置信息；可见，现有技术对移动终端的定位强依赖于GPS信号，且定位误差较大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于多移动终端的无线定位系统和方法。为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于多移动终端的无线定位系统，包括：服务器、定位算法处理模块、数据库模块和多个装有通信模块的移动终端；多个装有通信模块的移动终端组成一个网络，每个移动终端能够获取到通信半径之内周围其它移动终端节点的信息以及自身信息，并且，每个移动终端每隔特定时间向所述服务器发送自身信息及其周围其它移动终端节点的信息；所述服务器接收到移动终端发送的信息后，首先将信息解析成标准格式并存储到所述数据库模块中，然后调用所述定位算法处理模块对所述信息进行处理，以计算出目标移动终端的位置，并将该目标移动终端的位置返回给用户。可选的，所述数据库模块包括：基本信息数据库和计算参数数据库；其中，所述基本信息数据库用于对移动终端发送的基本信息进行存储，所述基本信息包括移动终端自身的位置信息、周围其它移动终端节点的位置信息、接收到周围其他节点的信号强度以及对应的时间信息；所述计算参数数据库用于存储所述定位算法处理模块需要的路径衰减值。可选的，所述通信模块包括：Lora通信模块。可选的，所述通信模块还包括：GPS通信模块；在GPS通信受到干扰或失灵的情况下，所述移动终端上的所述Lora通信模块能够汇集周围其它移动终端节点的信息，并将该信息和该移动终端的自身信息一同传输给所述服务器。本专利技术还提供了一种基于多移动终端的无线定位方法，包括：S1：从数据库中获取目标移动终端的周围其它移动终端节点的数据信息；S2：基于RSSI测距的定位算法计算出所述目标移动终端的位置；S3：对步骤S2计算出的所述目标移动终端的位置进行修正，得到所述目标移动终端的最终位置。可选的，所述步骤S1包括：根据目标移动终端的唯一标识信息从基本信息数据库中取出目标移动终端周围其它移动终端节点的信息，并将该信息解析成用于计算的数据格式；从计算参数数据库中获取到定位算法处理所需要的路径衰减值。可选的，当移动终端为车辆时，所述步骤S2包括：设目标车辆周围有n辆车，分别为：A1(x1,y1,m1)、A2(x2,y2,m2)、A3(x3,y3,m3)…An(xn,yn,mn)，其中xi,yi,mi分别代表当前车辆的横坐标，纵坐标，以及通信信号强度，该横纵坐标经由车辆的定位信号的经纬度以及它在整个系统所处的相对位置转换而来；其中，所述横坐标为车辆定位信号经度转换后的值，所述纵坐标对应车辆定位信号纬度转换后的值，所述竖坐标对应车辆接收到的信号强度，单位为dB；其中，定位信号与直角坐标之间的转换过程为：设地球椭球长半轴为a，地球椭球短半轴为b，在地球某处存在点A(m,n)，m代表该点所在经度，n代表该点所在纬度，将其转换为直角坐标系中为点A'(x,y)，点A(m,n)与点A'(x,y)两者之间存在关系：若信号的发射强度为mb，天线增益为ab，高斯白噪声为xσ，则Ai(xi,yi,mi)的信号衰减值：PL(d)＝mb-mi+ab式(2)无线信号传输的强度损耗与距离对应的关系为：PL(d)＝PL(d0)+10k*lg(d/d0)+Xσ式(3)其中，PL(d)表示在距离为d的接收点上信号的衰减，单位为dB；Xσ表示均值为0的高斯白噪声；k表示衰减因子；将式(3)带入式(2)可求出当前车辆到目标车辆的距离di，在上述的n个车辆A1(xA1,yA1,m1)、A2(xA2,yA2,m2)、A3(xA3,yA3,m3)…An(xn,yn,mn)中，任意取出4个数据点A1(xA1,yA1,m1)，A2(xA2,yA2,m2)，A3(xA3,yA3,m3)，A4(xA4,yA4,m4)作为一组；将A1看做一个固定点，则A1与剩下的三个点分别组合可得到三个组合A1A2A3、A1A2A4、A1A3A4；对于A1A2A3，由式(2)和式(3)可计算得到A1、A2、A3到目标车辆的距离分别为d1、d2、d3，由几何原理可估算出目标车辆的一个估计位置为MA11(xA11,yA11)：同理，由A1A2A4、A1A3A4得出的该目标车辆的两个估计位置分别为：MA12(xA12,yA12)、MA13(xA13,yA13)，将这三个估计位置的质心记作QA1(xqa1,yqa1)：可选的，所述Xσ的取值范围是4～10；所述k的取值从所述计算参数数据库中获取。可选的，所述步骤S3包括：根据A1到目标车辆的三个预估位置点MA11(xA11,yA11)、MA12(xA12,yA12)、MA13(xA13,yA13)的距离都相同以及式(5)，反向推算出A1的一个位置，记作A1M(xA1m,yA1m)，则A1的误差距离ΔdA1为：重复上述步骤，再次取组(A2A3A4、A2A1A4、A2A1A3)、(A3A1A2、A3A1A4、A3A2A4)及(A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多移动终端的无线定位系统，其特征在于，包括：服务器、定位算法处理模块、数据库模块和多个装有通信模块的移动终端；多个装有通信模块的移动终端组成一个网络，每个移动终端能够获取到通信半径之内周围其它移动终端节点的信息以及自身信息，并且，每个移动终端每隔特定时间向所述服务器发送自身信息及其周围其它移动终端节点的信息；所述服务器接收到移动终端发送的信息后，首先将信息解析成标准格式并存储到所述数据库模块中，然后调用所述定位算法处理模块对所述信息进行处理，以计算出目标移动终端的位置，并将该目标移动终端的位置返回给用户。

【技术特征摘要】
1.一种基于多移动终端的无线定位系统，其特征在于，包括：服务器、定位算法处理模块、数据库模块和多个装有通信模块的移动终端；多个装有通信模块的移动终端组成一个网络，每个移动终端能够获取到通信半径之内周围其它移动终端节点的信息以及自身信息，并且，每个移动终端每隔特定时间向所述服务器发送自身信息及其周围其它移动终端节点的信息；所述服务器接收到移动终端发送的信息后，首先将信息解析成标准格式并存储到所述数据库模块中，然后调用所述定位算法处理模块对所述信息进行处理，以计算出目标移动终端的位置，并将该目标移动终端的位置返回给用户。2.根据权利要求1所述的无线定位系统，其特征在于，所述数据库模块包括：基本信息数据库和计算参数数据库；其中，所述基本信息数据库用于对移动终端发送的基本信息进行存储，所述基本信息包括移动终端自身的位置信息、周围其它移动终端节点的位置信息、接收到的周围其他节点的信号强度以及对应的时间信息；所述计算参数数据库用于存储所述定位算法处理模块需要的路径衰减值。3.根据权利要求1或2所述的无线定位系统，其特征在于，所述通信模块包括：Lora通信模块。4.根据权利要求3所述的无线定位系统，其特征在于，所述通信模块还包括：GPS通信模块；在GPS通信受到干扰或失灵的情况下，所述移动终端上的所述Lora通信模块能够汇集周围其它移动终端节点的信息，并将该信息和该移动终端的自身信息一同传输给所述服务器。5.一种基于多移动终端的无线定位方法，其特征在于，包括：S1：从数据库中获取目标移动终端的周围其它移动终端节点的数据信息；S2：基于RSSI测距的定位算法计算出所述目标移动终端的位置；S3：对步骤S2计算出的所述目标移动终端的位置进行修正，得到所述目标移动终端的最终位置。6.根据权利要求5所述的无线定位方法，其特征在于，所述步骤S1包括：根据目标移动终端的唯一标识信息从基本信息数据库中取出目标移动终端周围其它移动终端节点的信息，并将该信息解析成用于计算的数据格式；从计算参数数据库中获取到定位算法处理所需要的路径衰减值。7.根据权利要求6所述的无线定位方法，其特征在于，当移动终端为车辆时，所述步骤S2包括：设目标车辆周围有n辆车，分别为：A1(x1,y1,m1)、A2(x2,y2,m2)、A3(x3,y3,m3)…An(xn,yn,mn)，其中xi,yi,mi分别代表当前车辆的横坐标，纵坐标，以及通信信号强度，该横纵坐标经由车辆的定位信号的经纬度以及它在整个系统所处的相对位置转换而来；其中，所述横坐标为车辆定位信号经度转换后的值，所述纵坐标对应车辆定位信号纬度转换后的值，所述竖坐标对应车辆接收到的信号强度，单位为dB；其中，定位信号与直角坐标之间的转换过程为：设地球椭球长半轴为a，地球椭球短半轴为b，在地球某处存在点A(m,n)，m代表该点所在经度，n代表该点所在纬度，将其转换为直角坐标系中为点A'(x,y)，点A(m,n)与点A'(x,y)两者之间存在关系：若信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩宇南，陈启明，梅超凡，何启贤，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11