高准确度的无线定位方法及装置制造方法及图纸

涉及高准确度的无线定位方法及装置，测定从至少一个固定节点发出的至少一个信号的强度，推定移动节点的相对位置，根据至少一个信号的强度与移动节点的相对位置生成关于历经多个时间点的移动节点的位置的相对变化的至少一个信号的强度的变化图案，通过比较生成的所述至少一个信号的强度的变化图案与移动节点所在地区的信号强度的分布图案形态的地图推定移动节点的绝对位置，因此无线环境变化的情况下也能够准确地推定移动节点的位置，能够利用在广泛的地区几乎无信号强度的变化的无线信号准确地推定移动节点的位置。

Wireless positioning method and device with high accuracy

The invention relates to a high accuracy wireless positioning method and device, which measures the strength of at least one signal sent from at least one fixed node, infers the relative position of a mobile node, and generates a change pattern of the strength of at least one signal about the relative change of the position of a mobile node passing through multiple time points according to the strength of at least one signal and the relative position of the mobile node The absolute position of the mobile node is estimated by comparing the generated change pattern of the strength of at least one signal with the distribution pattern of the signal strength in the area where the mobile node is located. Therefore, the position of the mobile node can also be accurately estimated when the wireless environment changes, and the mobile node can be accurately estimated by using the wireless signal with almost no change of the signal strength in a wide range of areas The position of the moving node.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高准确度的无线定位方法及装置
涉及能够利用无线信号推定移动节点的位置的无线定位方法及装置。
技术介绍
全球导航卫星系统(GNSS，GlobalNavigationSatelliteSystem)是用于利用从围绕宇宙轨道转动的人造卫星发出的电波推定在地球全区域移动的物体的位置的系统，当前不仅用于导弹制导之类的军事用途，还广泛用于追踪智能手机用户的位置、车辆、船舶、航空器等的导航装置。作为GNSS的典型例子可列举美国的全球定位系统(GPS，GlobalPositioningSystem)、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)、欧洲的伽利略(Galileo)、日本的准天顶卫星系统(QZSS，Quasi-ZenithSatelliteSystem)等。然而，GNSS具有无法在从人造卫星发出的电波到达不了的室内空间定位，因电波被高层建筑物阻断、反射等而在城中的定位准确度严重降低的问题。近来，世界各国的汽车制造商及谷歌、英特尔等全球化企业正在致力于自动驾驶汽车的研究开发。室外部分自动驾驶方面略有成果，但由于GNSS无法实现室内定位，因此还处于离室外及室内完全自动驾驶很遥远的状态。为了解决这种GNSS的问题，利用存在于室内空间的无线信号推定用户、车辆的位置的无线定位技术受到广泛关注。无线定位技术当前已商业化以提供服务，但由于定位准确度明显低于GNSS，因此，还在开发多种方式的无线定位技术。无线通信可区分为近距离无线通信与广域无线通信。作为近距离无线通信的典型的例子可列举Wifi、蓝牙(Bluetooth)、紫蜂(Zigbee)等，作为广域无线通信的典型的例子可列举3G(3rdGeneration)、4G(4thGeneration)、劳拉(Lora)等。长期演进(LTE，LongTermEvolution)是4G无线通信的一种。蓝牙、紫蜂等近距离信号具有在室内空间根据用户的需要临时发生后消失的特性，因此不适合用于定位。已知目前大部分的室内分布有Wifi信号与LTE信号。因此，利用2.4GHz带域的Wifi信号实施定位的WPS(WifiPositioningSystem)受到广泛关注。利用Wifi信号的定位技术方法中典型的有三角测量(triangulation)技术方法与指纹(fingerprint)技术方法。三角测量技术方法测定从三个以上的接入点(AP，AccessPoint)接收的信号的强度(RSS，ReceivedSignalStrength)并将其换算成距离以推定位置。然而，在室内空间因建筑物的墙壁、障碍物、人等而发生无线信号的衰减、反射、折射等，因此换算得到的距离值含有超大误差，因此三角测量技术方法基本不用于室内定位。由于这种原因而在室内空间主要使用指纹技术方法。该技术方法为将室内空间分割成网格结构，在各单位地区收集信号强度值并数据库化以构建射电图(radiomap)。在如上构建有射电图的状态下，比较在用户位置接收的信号的强度与射电图的数据以推定用户的位置。由于该技术方法收集反映室内的空间特性的数据，因此具有定位准确度显著高于三角测量技术方法的优点。无线环境良好且将密集分割室内空间收集更多信号，定位精确度越高，最大可提高到2～3米。对指纹技术方法来讲，当在构建射电图的时间点收集的信号强度与执行定位的时间点收集的信号的强度几乎无差异的情况下，执行较为准确的定位。然而，现实世界中频繁发生的通信信道之间的信号干扰、接入点的增设、发生故障或障碍物等无线环境的变化会导致收集到的信号强度与过去构建的射电图的数据之间存在差异，因此对定位准确度造成严重的影响。因此，目前有很多关于在指纹技术方法中适用k最近邻算法(KNN，K-NearestNeighbor)、粒子过滤器(particlefilter)等以提高定位准确度的尝试。尤其，Wifi信号的特性为近距离无线通信，事实上仅分布在城市中心的一部分，因此指纹技术方法具有无法独立地用于需要对室外及室内全区域提供定位服务的车辆导航系统或自动驾驶方面的先天性局限性。LTE信号均匀地分布于室内及室外全区域，但由于信号强度的变化不大的地区很大，因此提高定位准确度方面存在局限性。其结果，利用LTE信号的定位服务停留在大致提供用户位置的水准，离用于定位误差能够引发事故的车辆导航系统、自动驾驶用途方面还存在很多问题。
技术实现思路
技术问题旨在提供一种无线环境变化的情况下也仍能够以极高的准确度推定移动节点的位置，并且利用在广泛的地区上几乎无信号强度变化的无线信号推定移动节点的位置的情况下也仍能够以极高的准确度推定移动节点的位置的高准确度的无线定位方法及装置。并且，旨在提供一种存储有用于在计算机运行所述无线定位方法的程序的计算机可读存储介质。不限于以上所述的要解决的技术问题，可从以下说明导出其他要解决的技术问题。技术方案根据本专利技术的一个方面，无线定位方法包括：测定从至少一个固定节点发出的至少一个信号的强度的步骤；推定移动节点的相对位置的步骤；根据测定的所述至少一个信号的强度及推定的所述移动节点的相对位置生成与历经多个时间点的移动节点的位置的相对变化对应的至少一个信号的强度的变化图案的步骤；以及通过比较生成的所述至少一个信号的强度的变化图案与所述移动节点所在地区的信号强度的分布图案形态的地图推定所述移动节点的绝对位置的步骤。所述至少一个信号的强度的变化图案可以是表现为在所述多个时间点推定的移动节点的多个相对位置多次接收的至少一个信号的强度的连续排列的至少一个信号的强度的变化图案。生成所述至少一个信号的强度的变化图案的步骤可根据测定的所述至少一个信号的强度与推定的所述移动节点的相对位置生成当前接收的至少一个信号的强度的图案，将生成的所述至少一个信号的图案连续排列于所述接收时间点之前接收的至少一个信号的图案以生成所述至少一个信号的强度的变化图案。生成所述至少一个信号的强度的变化图案的步骤可以将表示在推定的所述相对位置从所述至少一个固定节点接收的至少一个信号的强度的图案的图案数据累积于关于在推定所述相对位置之前推定的相对位置的图案数据以生成所述至少一个信号的强度的变化图案。生成所述至少一个信号的强度的变化图案的步骤可以根据与推定的所述相对位置相关地表示测定的各所述信号的强度的空间域数据生成所述图案数据。所述无线定位方法还可以包括：生成与任意一个时间点相关地表示测定的各所述信号的强度的时域数据的步骤；以及将生成的所述时域数据变换成所述空间域数据的步骤。所述任意一个时间点是各所述信号的接收时间点，测定的所述相对位置可以是在各所述信号的接收时间点推定的移动节点的相对位置。推定的所述相对位置与推定所述相对位置之前推定的移动节点的相对位置的距离差在相当于用于表示所述移动节点的相对位置的坐标的分辨率单位的距离内的情况下，可以省略累积表示在推定的所述相对位置从所述至少一个固定节点接收的至少一个信号的强度的图案的图案数据的过程。所述无线定位方法还包括推定所述移动节点的绝对位置后推定相对于推定的所述移动节点的绝对位置的移动节点的相对位置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线定位方法，其特征在于，包括：/n测定从至少一个固定节点发出的至少一个信号的强度的步骤；/n推定移动节点的相对位置的步骤；/n根据测定的所述至少一个信号的强度及推定的所述移动节点的相对位置生成与历经多个时间点的移动节点的位置的相对变化对应的至少一个信号的强度的变化图案的步骤；以及/n通过比较生成的所述至少一个信号的强度的变化图案与所述移动节点所在地区的信号强度的分布图案形态的地图推定所述移动节点的绝对位置的步骤。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170125 KR 10-2017-0011988;20170921 KR 10-2017-011.一种无线定位方法，其特征在于，包括：
测定从至少一个固定节点发出的至少一个信号的强度的步骤；
推定移动节点的相对位置的步骤；
根据测定的所述至少一个信号的强度及推定的所述移动节点的相对位置生成与历经多个时间点的移动节点的位置的相对变化对应的至少一个信号的强度的变化图案的步骤；以及
通过比较生成的所述至少一个信号的强度的变化图案与所述移动节点所在地区的信号强度的分布图案形态的地图推定所述移动节点的绝对位置的步骤。


2.根据权利要求1所述的无线定位方法，其特征在于：
所述至少一个信号的强度的变化图案是表现为在所述多个时间点推定的移动节点的多个相对位置多次接收的至少一个信号的强度的连续排列的至少一个信号的强度的变化图案。


3.根据权利要求2所述的无线定位方法，其特征在于：
生成所述至少一个信号的强度的变化图案的步骤为根据测定的所述至少一个信号的强度与推定的所述移动节点的相对位置生成当前接收的至少一个信号的强度的图案，将生成的所述至少一个信号的图案连续排列于所述接收时间点之前接收的至少一个信号的图案以生成所述至少一个信号的强度的变化图案。


4.根据权利要求1所述的无线定位方法，其特征在于：
生成所述至少一个信号的强度的变化图案的步骤为将表示在推定的所述相对位置从所述至少一个固定节点接收的至少一个信号的强度的图案的图案数据累积于关于在推定所述相对位置之前推定的相对位置的图案数据以生成所述至少一个信号的强度的变化图案。


5.根据权利要求4所述的无线定位方法，其特征在于：
生成所述至少一个信号的强度的变化图案的步骤为根据与推定的所述相对位置相关地表示测定的各所述信号的强度的空间域数据生成所述图案数据。


6.根据权利要求5所述的无线定位方法，其特征在于，还包括：
生成与任意一个时间点相关地表示测定的各所述信号的强度的时域数据的步骤；以及
将生成的所述时域数据变换成所述空间域数据的步骤。


7.根据权利要求6所述的无线定位方法，其特征在于：
所述任意一个时间点是各所述信号的接收时间点，测定的所述相对位置是在各所述信号的接收时间点推定的移动节点的相对位置。


8.根据权利要求4所述的无线定位方法，其特征在于：
推定的所述相对位置与推定所述相对位置之前推定的移动节点的相对位置的距离差在相当于用于表示所述移动节点的相对位置的坐标的分辨率单位的距离内的情况下，省略累积表示在推定的所述相对位置从所述至少一个固定节点接收的至少一个信号的强度的图案的图案数据的过程。


9.根据权利要求1所述的无线定位方法，其特征在于，还包括：
推定所述移动节点的绝对位置后推定相对于推定的所述移动节点的绝对位置的移动节点的相对位置的步骤，
所述多个时间点以后根据相对于所述移动节点的绝对位置推定的移动节点的相对位置生成关于所述移动节点的位置的相对变化的至少一个信号的强度的变化图案。


10.根据权利要求1所述的无线定位方法，其特征在于，还包括：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宅振，全荣民，金哉宪，俞普善，辛范柱，方材源，
申请(专利权)人：韩国科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：韩国;KR