無(wú)基站室內(nèi)定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：①借助電力線在建筑體內(nèi)廣泛布設(shè)的優(yōu)勢(shì)，無(wú)需無(wú)線基站，降低工程投資；②利用電力線信道特點(diǎn)，引入信號(hào)指紋識(shí)別技術(shù)；③采用準(zhǔn)實(shí)時(shí)反饋機(jī)制可有效克服電力線的時(shí)變性痼疾；④技術(shù)簡(jiǎn)單，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造成本都相應(yīng)降低。本發(fā)明有助于破解傳統(tǒng)定位技術(shù)在室內(nèi)應(yīng)用之困局。
【專利說(shuō)明】無(wú)基站室內(nèi)定位系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及定位【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于電力線信號(hào)指紋信息，可抗電力線信道特性時(shí)變性的無(wú)基站室內(nèi)定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]1.信號(hào)指紋定位技術(shù)
[0003]定位導(dǎo)航技術(shù)從來(lái)沒有像今天這樣為廣大民眾所熟悉和關(guān)注，現(xiàn)代人都或多或少感受到或聽說(shuō)了以GPS衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)為代表的無(wú)線導(dǎo)航定位技術(shù)在我們生活或工作環(huán)境中的應(yīng)用普及。
[0004]然而，定位導(dǎo)航服務(wù)要真正融入百姓的工作和生活，還有一個(gè)必須逾越的門檻，那就是室內(nèi)定位導(dǎo)航。賺足眼球的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)也有它的局限性，它只適合在室外空曠場(chǎng)所的定位導(dǎo)航，定位導(dǎo)航終端必須同時(shí)視距接收到多顆導(dǎo)航衛(wèi)星的信號(hào)時(shí)方能完成定位與導(dǎo)航，因此在衛(wèi)星信號(hào)受到遮蔽的室內(nèi)環(huán)境，衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)滿足不了定位導(dǎo)航的需求，而其它適合室內(nèi)環(huán)境的定位技術(shù)則還有待探索。但人們對(duì)室內(nèi)定位技術(shù)的需求與室外定位技術(shù)一樣的強(qiáng)烈，大家期待著室內(nèi)定位技術(shù)早日實(shí)現(xiàn)突破。
[0005]傳統(tǒng)的無(wú)線定位技術(shù)利用檢測(cè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)(無(wú)線基站或移動(dòng)終端等)間信號(hào)的到達(dá)時(shí)間(TOA )、到達(dá)時(shí)間差(TDOA )、到達(dá)信號(hào)角度(AOA )、到達(dá)信號(hào)強(qiáng)度(RSS )信息確定移動(dòng)終端的位置坐標(biāo)，衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)只是這種基本原理的一種特殊實(shí)現(xiàn)方式(TD0A)。這些定位技術(shù)用于室內(nèi)定位都因無(wú)線信道存在的視距遮擋、多徑效應(yīng)等問(wèn)題，導(dǎo)致定位精度的惡化和系統(tǒng)構(gòu)建的復(fù)雜化。
[0006]無(wú)線信號(hào)指紋識(shí)別技術(shù)是一種另辟蹊徑的新定位技術(shù)，它借用模式識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】識(shí)別人之指紋達(dá)到身份識(shí)別的方法和概念，在移動(dòng)終端活動(dòng)場(chǎng)所周邊輻射源基本不變的前提條件下，把基本穩(wěn)定的電磁場(chǎng)信號(hào)特征參量記錄下來(lái)，與場(chǎng)點(diǎn)的地理位置信息綁定存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中，用于現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)獲取的信號(hào)與其比對(duì)后映射查找到移動(dòng)終端的位置坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)定位。由于這些信號(hào)往往是經(jīng)由復(fù)雜的傳播途徑或耗損方式而后抵達(dá)合成，不具有重復(fù)性，像人的指紋一樣具有特征的唯一性，故稱其為信號(hào)指紋或射頻指紋。該技術(shù)避開了數(shù)學(xué)建模和精準(zhǔn)測(cè)量計(jì)算等難題，可以有效繞過(guò)視距遮擋、多徑效應(yīng)對(duì)信號(hào)傳播造成的影響，因而被業(yè)界普遍看好。
[0007]無(wú)線信號(hào)指紋識(shí)別技術(shù)已有大量的研究成果，相關(guān)技術(shù)已趨成熟，系統(tǒng)所用各種數(shù)據(jù)比對(duì)識(shí)別算法是當(dāng)前的研究重點(diǎn)，目的是提升定位的準(zhǔn)確性和比對(duì)的效率。
[0008]無(wú)線信號(hào)指紋識(shí)別技術(shù)為了降低系統(tǒng)建設(shè)成本通常借用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的基站信號(hào)，這帶來(lái)了系統(tǒng)性能的不確定性。系統(tǒng)要么檢測(cè)公用無(wú)線通信系統(tǒng)的基站信號(hào)，如電信運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)通信網(wǎng)基站信號(hào)，要么檢測(cè)私有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，如企業(yè)的WLAN基站信號(hào)，這些基站是為通信業(yè)務(wù)而配置，因而它們?cè)谶\(yùn)營(yíng)過(guò)程中出現(xiàn)數(shù)量增減、信號(hào)強(qiáng)度調(diào)整，甚至位置變動(dòng)等不測(cè)當(dāng)屬必然，這顯然會(huì)影響數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性，給定位系統(tǒng)的正常定位操作帶來(lái)隱患，或者說(shuō)存在著性能完好性問(wèn)題。而且，一旦出現(xiàn)上述變化，系統(tǒng)的指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)必須全面校正，工作量巨大。另外，無(wú)線信號(hào)因存在視距遮擋、多徑效應(yīng)、吸收衰耗等原因在室內(nèi)環(huán)境中傳播衰減很快，因而數(shù)量有限的非專門配置的信號(hào)源很難保證對(duì)室內(nèi)各區(qū)域達(dá)成充分的無(wú)線信號(hào)覆蓋，如果為增強(qiáng)信號(hào)覆蓋效果而增設(shè)無(wú)線基站，甚至建立專用于定位的無(wú)線基站網(wǎng)絡(luò)，成本則會(huì)迅速增加，而效果也會(huì)差強(qiáng)人意。
[0009]2.電力線通信信道環(huán)境與電力線定位技術(shù)
[0010]利用遍布室內(nèi)的低壓電力線進(jìn)行通信或者信息傳輸，既節(jié)省投資又簡(jiǎn)單易行，這是人們很容易聯(lián)想到的一種構(gòu)想。很顯然，電力線信號(hào)的地理覆蓋性，甚至優(yōu)于專門配置的無(wú)線定位信號(hào)網(wǎng)絡(luò)。
[0011]雖然電力線的地理覆蓋性無(wú)與倫比，但電力線是為輸電和用電而設(shè)計(jì)，其作為信道的傳輸特性卻相當(dāng)惡劣。電力線上有可能接入大量電器，其接入斷開的時(shí)間是隨機(jī)的，它們會(huì)隨時(shí)改變電力線的傳輸衰耗特性、輸入阻抗特性，一天不同時(shí)段也隨在用情況而變化，這表現(xiàn)出電力線信道的時(shí)變性；每個(gè)電器的接入(斷開)，都相當(dāng)增加(撤銷)部分負(fù)荷，這會(huì)影響電力線作為傳輸網(wǎng)絡(luò)的頻率特性，表現(xiàn)為電力線信道特有而復(fù)雜的頻率選擇性；在同一用電網(wǎng)內(nèi)，即使相距不遠(yuǎn)的不同位置，由于接入電器的多寡或拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同，同一時(shí)段內(nèi)前述特性的差別也可能非常之大，這表現(xiàn)出信道特性對(duì)位置和距離的敏感性。
[0012]上述現(xiàn)象都體現(xiàn)出電力線信道環(huán)境的復(fù)雜性，給電力線通信技術(shù)的開發(fā)帶來(lái)重重障礙，一直困擾著從事電力線通信產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)人員，也因此少有研究人員開展利用電力線進(jìn)行定位的研究項(xiàng)目。
[0013]Ubicomp2006會(huì)議的文章載明，美國(guó)喬治亞理工的一項(xiàng)研究活動(dòng)探索了一種基于電力線信號(hào)指紋的室內(nèi)定位方法，用兩個(gè)單頻信號(hào)發(fā)生器相隔一定距離將信號(hào)耦合到電力線上，終端通過(guò)接收單頻信號(hào)的RSS指紋信息進(jìn)行室內(nèi)自定位。研究結(jié)果表明，該定位系統(tǒng)的多項(xiàng)性能優(yōu)于基于GSM基站或WLAN基站的信號(hào)指紋定位系統(tǒng)，如定位精度、技術(shù)復(fù)雜性、功耗和成本等。該課題組在Ubicomp2008會(huì)議發(fā)表了進(jìn)一步的研究成果，把作為信號(hào)源的單頻信號(hào)由兩個(gè)擴(kuò)展到44個(gè)，頻段從數(shù)百KHz擴(kuò)展到20MHz，進(jìn)一步研究了利用多個(gè)單頻信號(hào)作為信號(hào)源實(shí)現(xiàn)定位的可行性。
[0014]在國(guó)內(nèi)，電子科技大學(xué)研究生李嬌在2013年完成的碩士論文中，對(duì)基于電力線信號(hào)指紋的室內(nèi)定位系統(tǒng)的分類預(yù)測(cè)算法進(jìn)行了進(jìn)一步研究，同時(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)多輔助信號(hào)源的自定位原型系統(tǒng)，以驗(yàn)證算法的適用性。
[0015]從中國(guó)專利信息庫(kù)里目前查找不到關(guān)于基于電力線的定位方法的專利文件。
[0016]可以認(rèn)為，目前國(guó)內(nèi)外已開展了不多的基于電力線信號(hào)指紋的相關(guān)研究，目前的研究工作側(cè)重于信號(hào)指紋比對(duì)算法的研究，其前提條件過(guò)于理想化，沒有有效針對(duì)電力網(wǎng)上隨機(jī)接入電器和斷開電器對(duì)信道特性的影響，即時(shí)變性問(wèn)題，而這正是電力線信道不同于無(wú)線信道的最顯著的特征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]——要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0018]由上面的分析可知，突破室內(nèi)定位技術(shù)是定位導(dǎo)航技術(shù)真正融入人們的工作和生活所亟待逾越的一道門檻?；陔娏€的室內(nèi)定位技術(shù)有著天然的優(yōu)勢(shì)，但要達(dá)到實(shí)用階段，必須針對(duì)時(shí)變性等特殊的電力線信道特性，引入有效的技術(shù)、機(jī)制和方案。[0019]本發(fā)明的重點(diǎn)是:針對(duì)電力線信道特性引入指紋識(shí)別技術(shù)和信道認(rèn)知技術(shù)，提供有助于克服時(shí)變性的定位輔助信號(hào)體制、數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)整機(jī)制、信道優(yōu)選等技術(shù)，提升系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)終端定位的準(zhǔn)確性、有效性和定位效率。
[0020]——技術(shù)方案
[0021]1.系統(tǒng)基本原理與構(gòu)成
[0022]本系統(tǒng)包括但不限于如下組成部分:輔助信號(hào)發(fā)生器(110)、電力線(120)、移動(dòng)終端(130)、固定感應(yīng)裝置(140)、處理與控制單元(160)、信號(hào)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)(170)、由鏈路媒介A (151)、鏈路終端Al (1511)、鏈路終端A2 (1512)所組成的鏈路A (15A)、由鏈路媒介B (152)、鏈路終端BI (1521)、鏈路終端82 (1522)所組成的鏈路B (15B)等，連接關(guān)系如圖1所示。
[0023]本系統(tǒng)的移動(dòng)終端(130)可利用接收到的輻射自電力線(120)的定位輔助信號(hào)的特征參量(稱為信號(hào)指紋信息)與信號(hào)指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)(160)存儲(chǔ)的先前獲取并存儲(chǔ)的信號(hào)指紋信息(稱為檔案數(shù)據(jù))的相似性比對(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)空間定位；系統(tǒng)可通過(guò)沿電力線布設(shè)的固定感應(yīng)裝置(140)頻繁反饋的信息來(lái)準(zhǔn)實(shí)時(shí)調(diào)整信號(hào)指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)(160)中的檔案數(shù)據(jù)，以應(yīng)對(duì)電力線(120)信道特性的時(shí)變性。
[0024]本系統(tǒng)各組成部分的功能或作用為:
[0025]I)電力線(120)，特指位于同一 380V低壓變壓器用戶線側(cè)的所有電力線，其室內(nèi)部分一般布設(shè)在房間或走道等室內(nèi)區(qū)域的周邊墻體中或墻體表面；
[0026]2)輔助信號(hào)發(fā)生器(110)，該設(shè)備(或作為模塊)生成定位輔助信號(hào)和其它輔助信息，通過(guò)電磁耦合電路將這些信息耦合至電力線上；前述定位輔助信號(hào)含有用于定位的信號(hào)指紋信息；該信號(hào)指紋信息包含但不限于以下部分信號(hào)特征參量或它們的統(tǒng)計(jì)特性信息:場(chǎng)強(qiáng)信息、功率信息、頻率信息、相位信息、波形信息、時(shí)長(zhǎng)信息；
[0027]3)移動(dòng)終端(130)，該設(shè)備在電力線(120)附近，特別在室內(nèi)場(chǎng)點(diǎn)接收從周邊電力線(120)輻射出來(lái)的無(wú)線信號(hào)，提取無(wú)線信號(hào)中源自輔助信號(hào)發(fā)生器(110)的定位輔助信號(hào)的信號(hào)指紋信息；該設(shè)備(130)將提取的信號(hào)指紋信息連同自身的身份識(shí)別信息通過(guò)上報(bào)鏈路傳送到處理與控制單元(160)，用于本系統(tǒng)對(duì)該設(shè)備(130)進(jìn)行空間定位操作；
[0028]4)處理與控制單元(160)，該設(shè)備(或作為模塊)執(zhí)行其內(nèi)部存儲(chǔ)的軟件程序，管理和協(xié)調(diào)移動(dòng)終端(130)和固定感應(yīng)裝置(140)向處理與控制單元(160)的信息上報(bào)過(guò)程和所需資源，檢測(cè)移動(dòng)終端(130)和固定感應(yīng)裝置(140)的上報(bào)信息；該設(shè)備(160)將移動(dòng)終端(130)上報(bào)的信號(hào)指紋信息與信號(hào)指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)(170)中的檔案數(shù)據(jù)進(jìn)行相似性比對(duì)，用相似性最優(yōu)的比對(duì)結(jié)果索查實(shí)時(shí)位置信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)本系統(tǒng)所管理的移動(dòng)終端(130)的定位操作；該設(shè)備(160)接收并提取固定感應(yīng)裝置(140)上報(bào)的信號(hào)指紋信息的特征參量變化量，依此變化量按預(yù)先設(shè)定的規(guī)則調(diào)整信號(hào)指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)(170)中存儲(chǔ)的檔案數(shù)據(jù)；
[0029]5)信號(hào)指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)(170)，該設(shè)備(或作為模塊)與處理與控制單元(160)集成在一起或近距離連接，由處理與控制單元(160)對(duì)其進(jìn)行管理；在該設(shè)備(170)中存儲(chǔ)本系統(tǒng)管理范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)每一參考場(chǎng)點(diǎn)和每一固定感應(yīng)裝置(140)配置點(diǎn)的信號(hào)指紋信息的檔案數(shù)據(jù)以及與其綁定存儲(chǔ)的位置坐標(biāo)；所述參考場(chǎng)點(diǎn)是在系統(tǒng)管理區(qū)域內(nèi)的一組依據(jù)系統(tǒng)定位精度按幾何規(guī)則選定的場(chǎng)點(diǎn)，該場(chǎng)點(diǎn)周邊一定范圍內(nèi)的各場(chǎng)點(diǎn)的信號(hào)指紋信息都用該參考場(chǎng)點(diǎn)的信號(hào)指紋信息表征，參考場(chǎng)點(diǎn)所表征的全部場(chǎng)點(diǎn)完全覆蓋且只覆蓋本系統(tǒng)所管理的區(qū)域；
[0030]6)固定感應(yīng)裝置(140)，該裝置布設(shè)在本系統(tǒng)所管理的區(qū)域內(nèi)電力線(120)沿線每一個(gè)子區(qū)域中一個(gè)固定場(chǎng)點(diǎn)，在處理與控制單元(160)或在信號(hào)指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)(170)中預(yù)先存儲(chǔ)該裝置(140)所在位置信息與其身份識(shí)別信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系信息；該裝置(140)從電力線(120)按一定頻度提取信號(hào)指紋信息，將其傳送給處理與控制單元(160)供其準(zhǔn)實(shí)時(shí)調(diào)整信號(hào)指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)(170)中部分參考場(chǎng)點(diǎn)的檔案數(shù)據(jù)的數(shù)值，這部分參考場(chǎng)點(diǎn)與本固定感應(yīng)裝置(140)處在同一子區(qū)域內(nèi)；子區(qū)域的劃分規(guī)則為:影響子區(qū)域所屬各參考場(chǎng)點(diǎn)電磁場(chǎng)的電力線輻射源情況(即周邊電力線分布情況)和無(wú)線信號(hào)多徑傳播環(huán)境相近，例如一個(gè)小型辦公室內(nèi)部或一個(gè)大面積辦公區(qū)的一隅；劃分子區(qū)域的數(shù)量多少要適宜，既要足夠多以滿足全部子區(qū)域可不重疊地完全覆蓋本系統(tǒng)所管理的室內(nèi)區(qū)域，又不要因過(guò)多而增加系統(tǒng)配置成本和影響定位效率；
[0031]7)鏈路A (15A)，由鏈路媒介A (151)與鏈路終端Al (1511)、鏈路終端A2 (1512)組成，用做移動(dòng)終端(130)與處理與控制單元(160)之間信息傳輸；鏈路媒介A (151)可以是無(wú)線媒介(空氣)或?qū)Ь€等；鏈路A (15A)也代表其鏈接一個(gè)或多個(gè)與其組成相似的鏈路所形成的一條與其作用相同的傳輸鏈路，所述鏈接的鏈路的媒介可以是如下媒介之一:無(wú)線媒介(空氣)、電力線、電纜、光纜；
[0032]8)鏈路B (15B),由鏈路媒介B (152)與鏈路終端BI (1521)、鏈路終端B2 (1522)組成，用做固定感應(yīng)裝置(140)與處理與控制單元(160)之間的信息傳輸鏈路；鏈路媒介B(152)可以是電力線或無(wú)線媒介(空氣)等；鏈路B (15B)也代表其鏈接一個(gè)或多個(gè)與其組成相似的鏈路所形成的一條與其作用相同的傳輸鏈路，所述鏈接的鏈路的媒介可以是如下媒介之一:無(wú)線媒介(空氣)、電力線、電纜、光纜；
[0033]輔助信號(hào)發(fā)生器(110)通過(guò)電磁耦合電路與電力線(120)相連接；移動(dòng)終端(130)通過(guò)空氣媒介(即無(wú)線信道)從電力線(120)接收定位輔助信號(hào)；移動(dòng)終端(130)經(jīng)鏈路A (15A)與處理與控制單元(160)相連接；固定感應(yīng)裝置(140)或經(jīng)電磁耦合電路從電力線(120)接收定位輔助信號(hào)，或與移動(dòng)終端(130) —樣經(jīng)空氣媒介(即無(wú)線信道)從電力線(120)接收定位輔助信號(hào)；固定感應(yīng)裝置(140)經(jīng)鏈路B (15B)與處理與控制單元(160)相連接；處理與控制單元(160)則與信號(hào)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)(170)近距離連接或集成在一起。
[0034]本系統(tǒng)各組成部分在系統(tǒng)實(shí)施定位操作的過(guò)程中的相互作用與配合關(guān)系是:輔助信號(hào)發(fā)生器(110)周期性地將定位輔助信號(hào)耦合到電力線(120)上，該信號(hào)通過(guò)電力線
(120)傳導(dǎo)并輻射到電力線(120)沿線附近區(qū)域；在本系統(tǒng)管理區(qū)域內(nèi)電力線(120)沿線附近區(qū)域內(nèi)活動(dòng)的移動(dòng)終端(130)接收自其周邊電力線(120)輻射出的無(wú)線信號(hào)，從中提取源自輔助信號(hào)發(fā)生器(110)的定位輔助信號(hào)的信號(hào)指紋信息，將該信號(hào)指紋信息與本移動(dòng)終端(130)的身份識(shí)別信息一同經(jīng)由鏈路A (15A)傳給處理與控制單元(160);處理與控制單元(160)將接收并提取的移動(dòng)終端(130)即時(shí)信號(hào)指紋信息與信號(hào)指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)(170)中存儲(chǔ)的信號(hào)指紋檔案數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，依據(jù)相似性最優(yōu)的信號(hào)指紋檔案數(shù)據(jù)查找與該檔案數(shù)據(jù)綁定存儲(chǔ)的位置坐標(biāo)，將之作為當(dāng)前位置坐標(biāo)賦予與信號(hào)指紋信息一同獲取的身份識(shí)別信息所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)終端(130);固定感應(yīng)裝置(140)按一定頻度從電力線接收并提取輔助信號(hào)發(fā)生器(110)發(fā)出的定位輔助信號(hào)的信號(hào)指紋信息，連同本固定感應(yīng)裝置(140)位置坐標(biāo)信息經(jīng)由鏈路B (15B)傳給處理與控制單元(160)，供其依據(jù)該位置坐標(biāo)信息索查到該固定感應(yīng)裝置(140)對(duì)應(yīng)之檔案數(shù)據(jù)，并根據(jù)前述實(shí)時(shí)獲取的指紋信息特征參量與檔案數(shù)據(jù)中特征參量的變化量，按預(yù)先設(shè)定的調(diào)整規(guī)則去調(diào)整信號(hào)指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)(170)中對(duì)應(yīng)該固定感應(yīng)裝置(140)所在子區(qū)域內(nèi)各場(chǎng)點(diǎn)的檔案數(shù)據(jù)之特征參量；同時(shí)，用新獲取的信號(hào)指紋數(shù)據(jù)替代對(duì)應(yīng)固定感應(yīng)裝置(140)的原檔案數(shù)據(jù)。
[0035]2.技術(shù)體制和關(guān)鍵技術(shù)
[0036]I)利用頻率選擇性和距離位置敏感性的信號(hào)體制
[0037]從相關(guān)技術(shù)資料可知，電力線信道一個(gè)特點(diǎn)是信道特性的頻率選擇性，突出反映在輸入阻抗和傳輸衰耗的頻率特性上。另一個(gè)特點(diǎn)是傳輸衰耗對(duì)距離很敏感，并且隨檢測(cè)點(diǎn)所處位置的不同而差別很大，即距離位置敏感性。
[0038]本系統(tǒng)中，頻率選擇性和距離位置敏感性正是我們制定信號(hào)體制時(shí)可以利用的特性，它們反映出電力線附近每一個(gè)場(chǎng)點(diǎn)信號(hào)的衰耗特點(diǎn)，千姿百態(tài)，各不重復(fù)，選擇表征這一特點(diǎn)的參量作為信號(hào)指紋信息就非常有利于指紋識(shí)別技術(shù)的運(yùn)用。
[0039]如權(quán)利要求2所主張的定位輔助信號(hào)，由從數(shù)拾KHz到數(shù)百M(fèi)Hz頻段內(nèi)分布的不少于兩個(gè)的單頻信號(hào)線性合成，取各單頻信號(hào)幅度組成的一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值集合為本系統(tǒng)的信號(hào)指紋信息，也稱作信號(hào)指紋矢量；定位輔助信號(hào)的單頻信號(hào)頻點(diǎn)數(shù)量和頻點(diǎn)頻率的選擇，主要考慮前期測(cè)量得知的輔助信號(hào)發(fā)生器(110)至本系統(tǒng)所管理區(qū)域內(nèi)所有各場(chǎng)點(diǎn)之間電力線(120)信號(hào)傳輸幅頻衰減特性變化最顯著的頻段，即選擇多個(gè)因位置不同而信號(hào)幅度變化顯著的頻點(diǎn)；定位輔助信號(hào)的各單頻信號(hào)幅值大小選擇要保證足以在各場(chǎng)點(diǎn)可由移動(dòng)終端(130)和固定感應(yīng)裝置(140)檢測(cè)到；同時(shí)，應(yīng)考慮避開在本系統(tǒng)安裝現(xiàn)場(chǎng)前期測(cè)量得知的足以對(duì)定位輔助信號(hào)形成干擾的非隨機(jī)干擾信號(hào)頻率。另外，出于對(duì)無(wú)線技術(shù)定位應(yīng)用的合法性的考慮，應(yīng)盡量滿足政府有關(guān)管理部門對(duì)頻率管理的規(guī)范，雖然這是人為的限制而不屬自然規(guī)律范疇。
[0040]根據(jù)電力線信道特性的時(shí)變性準(zhǔn)實(shí)時(shí)地調(diào)整檔案數(shù)據(jù)是本發(fā)明的核心思路，權(quán)利要求3給出了一種調(diào)整方法，其步驟為:①處理與控制單元(160)接收到固定感應(yīng)裝置(140)發(fā)來(lái)的信號(hào)指紋信息和身份識(shí)別信息后，根據(jù)身份識(shí)別信息索查信號(hào)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)(170)中對(duì)應(yīng)該固定感應(yīng)裝置(140)的檔案數(shù)據(jù)；②將索查到的信號(hào)指紋檔案數(shù)據(jù)與接收到的信號(hào)指紋信息進(jìn)行比較，得信號(hào)指紋矢量中各元素的相對(duì)變化比例值集合；③對(duì)本固定感應(yīng)裝置(150)所在子區(qū)域每個(gè)參考場(chǎng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的信號(hào)指紋矢量檔案數(shù)據(jù)集合，按前述比例值集合里每一元素(比例值)同比例調(diào)整相應(yīng)維度元素值用前述新獲取的信號(hào)指紋信息更新對(duì)應(yīng)固定感應(yīng)裝置(140)的原檔案數(shù)據(jù)。
[0041]2)信息傳輸體制與信道分配制式
[0042]本系統(tǒng)可采用雙向非對(duì)稱時(shí)分體制保證同時(shí)對(duì)多個(gè)移動(dòng)終端(110)實(shí)施定位操作，以及固定感應(yīng)裝置(140)的信息的即時(shí)上報(bào)。
[0043]權(quán)利要求4給出了一種運(yùn)用電力線信號(hào)工頻過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)的同步技術(shù)，可以利用電力線上也已存在的周期信號(hào)信息作為系統(tǒng)的時(shí)鐘同步基準(zhǔn)。輔助信號(hào)發(fā)生器(110)發(fā)出的周期性的定位輔助信號(hào)與電力線(120)工頻信號(hào)過(guò)零點(diǎn)同步，在設(shè)定的時(shí)間窗口發(fā)出定位輔助信號(hào)；移動(dòng)終端(130)和固定感應(yīng)終端(140)在與電力線(120)工頻信號(hào)過(guò)零點(diǎn)同步的基礎(chǔ)上從前述的時(shí)間窗口接收并提取定位輔助信號(hào)的信號(hào)指紋信息。[0044]權(quán)利要求6給出用于信道分配的按需分配MAC協(xié)議，用于多個(gè)移動(dòng)終端(130)和多個(gè)固定感應(yīng)裝置(140)以電力線(120)為傳輸媒介上報(bào)信息時(shí)的信道分配。該協(xié)議至少包含如下步驟:①在系統(tǒng)的時(shí)分幀結(jié)構(gòu)中預(yù)先分配不少于一個(gè)的時(shí)間窗口用于移動(dòng)終端(130)和固定感應(yīng)裝置(140)向處理與控制單元(160)上報(bào)信息；②處理與控制單元(160)在約定時(shí)間窗口向移動(dòng)終端(130)和固定感應(yīng)裝置(140)發(fā)送信道分配指令，其中含有被要求立即上報(bào)信息的各移動(dòng)終端(130)或固定感應(yīng)裝置(140)的身份識(shí)別信息和它們的上報(bào)時(shí)間窗口編號(hào)；③各移動(dòng)終端(130)和固定感應(yīng)裝置(140)接收并解讀該信道分配指令；④被點(diǎn)名的移動(dòng)終端(110)或固定感應(yīng)裝置(140)隨即按該信道分配指令所指定的上報(bào)時(shí)間窗口發(fā)送信號(hào)指紋信息和身份識(shí)別信息。
[0045]權(quán)利要求7給出了競(jìng)爭(zhēng)型MAC協(xié)議,為本系統(tǒng)的多個(gè)信息傳輸信道在同一鏈路媒介的同一信道上實(shí)現(xiàn)信道共享，例如采用帶沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問(wèn)協(xié)議(CSMA/CD);所述信息傳輸信道包括但不限于處理與控制單元160與移動(dòng)終端130之間或與固定感應(yīng)裝置140之間的信息傳輸信道。
[0046]系統(tǒng)所管理的電力線(120)附近各場(chǎng)點(diǎn)至處理與控制單元(160)的信道特性差別很大，特別是頻率選擇性的特點(diǎn)更為突出，為保證移動(dòng)終端(130)或固定感應(yīng)裝置(140)的上報(bào)信息被正確傳輸，上報(bào)頻道的選擇很重要。權(quán)利要求5給出了一種信道認(rèn)知機(jī)制，通過(guò)實(shí)時(shí)探測(cè)信道特性，找出頻率衰減最小的頻道用于信息上報(bào)。系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定不少于2個(gè)候選頻道供移動(dòng)終端(130)或固定感應(yīng)裝置(140)向處理與控制單元(160)發(fā)送信號(hào)指紋信息和身份識(shí)別信息時(shí)選用，這些頻道的選用方法如下:①輔助信號(hào)發(fā)生器(110)周期性地在約定時(shí)間窗口向電力線(120)發(fā)送頻道認(rèn)知輔助信號(hào)，該信號(hào)由處于前述每一個(gè)候選頻道之頻段中的一個(gè)單頻信號(hào)線性合成；②移動(dòng)終端(130)或固定感應(yīng)裝置(140)在相應(yīng)時(shí)間窗口檢測(cè)該信號(hào)中各單頻信號(hào)的幅值；③移動(dòng)終端(130)或固定感應(yīng)裝置(140)優(yōu)先選擇頻道認(rèn)知輔助信號(hào)中幅值衰減較小的單頻信號(hào)所對(duì)應(yīng)的頻道作為信號(hào)指紋信息和身份識(shí)別信息上報(bào)信道。
[0047]3)提高定位準(zhǔn)確性和效率的方法
[0048]系統(tǒng)需要一組系統(tǒng)啟動(dòng)前固化的檔案數(shù)據(jù)作為信號(hào)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)(170)中檔案數(shù)據(jù)調(diào)整的初始參照數(shù)據(jù)集，合理選擇作為參照數(shù)據(jù)的初始檔案數(shù)據(jù)集有利于使本系統(tǒng)經(jīng)訓(xùn)練盡快達(dá)到適應(yīng)實(shí)時(shí)信道特性的狀態(tài)，也可在系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作或復(fù)位重啟操作時(shí)選用，使系統(tǒng)的準(zhǔn)實(shí)時(shí)調(diào)整不因時(shí)間積累或信道特性的劇烈變化等其它原因而出現(xiàn)發(fā)散現(xiàn)象。因電力線信道特性在一天內(nèi)會(huì)有較大的變化，分時(shí)段采集初始檔案數(shù)據(jù)集有利于其充分發(fā)揮上述功效。權(quán)利要求8給出了分時(shí)段獲得初始檔案數(shù)據(jù)集的方法和一條重要規(guī)則。將一天劃分為多個(gè)時(shí)段，分別建立初始檔案數(shù)據(jù)集，即將不同分時(shí)段現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的參考場(chǎng)點(diǎn)的信號(hào)指紋信息按時(shí)段標(biāo)記后存儲(chǔ)于信號(hào)指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)(170);當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作或復(fù)位重啟操作時(shí)，按當(dāng)時(shí)所處時(shí)段選用初始檔案數(shù)據(jù)集作為檔案數(shù)據(jù)調(diào)整的參照信息；前述時(shí)段的劃分規(guī)則之一是:同一時(shí)段內(nèi)各頻點(diǎn)信號(hào)之間幅度相對(duì)衰減的比例值均不大于一個(gè)設(shè)定值，各時(shí)段的前述設(shè)定值大小在系統(tǒng)規(guī)劃階段根據(jù)幅度衰減的時(shí)變性特點(diǎn)設(shè)定。
[0049]指紋識(shí)別技術(shù)的比對(duì)工作量很大，如何提高與指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)檔案(170)數(shù)據(jù)的比對(duì)效率和確保比對(duì)的正確性，是大多相關(guān)研究工作的重點(diǎn)。權(quán)利要求9和權(quán)利要求10分別給出了快速定位的方法。[0050]權(quán)利要求9主張的移動(dòng)終端(130)首次定位方法為:①處理與控制單元(160)接收并提取移動(dòng)終端(130)自現(xiàn)場(chǎng)發(fā)來(lái)的信號(hào)指紋信息F和身份識(shí)別信息S ;②先與各固定感應(yīng)終端(140)的映射檔案數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，選取相似性最好的映射檔案數(shù)據(jù)R’ ；③由R’逆映射找到對(duì)應(yīng)的檔案數(shù)據(jù)R ;④用檔案數(shù)據(jù)R通過(guò)索查確定一個(gè)作為參照的固定感應(yīng)終端(140)T ;⑤再用F與T所在子區(qū)域及其周邊所有相鄰子區(qū)域內(nèi)各參考場(chǎng)點(diǎn)的檔案數(shù)據(jù)比對(duì)，選擇相似性最好的檔案數(shù)據(jù)R0;⑥用RO索查出移動(dòng)終端(130)的首次位置坐標(biāo)LO ;⑦將LO與S相關(guān)聯(lián)，即實(shí)現(xiàn)首次定位；前述“映射檔案數(shù)據(jù)”是指當(dāng)固定感應(yīng)裝置(140)接收指紋信號(hào)的方式與移動(dòng)終端(130)不同時(shí)(如通過(guò)電力線耦合接收與通過(guò)無(wú)線天線接收之間在接收方式上的不同)，將固定感應(yīng)裝置(140)的信號(hào)指紋檔案數(shù)據(jù)r映射轉(zhuǎn)換為另一組數(shù)據(jù)r’，用于首次定位時(shí)進(jìn)行信號(hào)指紋信息比對(duì)；數(shù)據(jù)r’為與固定感應(yīng)裝置(140)處于同一參考場(chǎng)點(diǎn)所表征范圍的移動(dòng)終端(130)在該參考場(chǎng)點(diǎn)接收并提取的信號(hào)指紋信息。
[0051]權(quán)利要求10給出了一種有助于加速檔案數(shù)據(jù)的比對(duì)和減小比對(duì)處理工作量的方法。處理與控制單元(160)根據(jù)移動(dòng)終端(130)當(dāng)前獲取的信號(hào)指紋信息索查移動(dòng)終端
(130)當(dāng)前位置時(shí)，只與以本移動(dòng)終端(130)上一次定位的位置坐標(biāo)為基準(zhǔn)點(diǎn)的附近空間區(qū)域內(nèi)各個(gè)參考場(chǎng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的檔案數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)處理；前述空間區(qū)域是指移動(dòng)終端(130)的最大可能活動(dòng)半徑所覆蓋區(qū)域；最大可能活動(dòng)半徑由移動(dòng)終端(130)可能的最快移動(dòng)速度乘以單一移動(dòng)終端(130)定位操作時(shí)間間隔最大值得到。
[0052]——有益效果
[0053]本發(fā)明針電力線信道的復(fù)雜性，引入信號(hào)指紋識(shí)別技術(shù)，利用電力線在建筑體內(nèi)廣為布設(shè)的優(yōu)勢(shì)，為室內(nèi)定位應(yīng)用提供了一種可行且低成本的技術(shù)解決方案，和其它無(wú)線定位方案相比，無(wú)需配置無(wú)線基站，產(chǎn)品制造成本和工程投資都相應(yīng)降低，有助于破解室內(nèi)定位導(dǎo)航技術(shù)與應(yīng)用之困局，可以滿足社會(huì)對(duì)室內(nèi)定位技術(shù)的廣泛需求。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0054]?圖1為系統(tǒng)組成框圖，圖中
[0055]110為輔助信號(hào)發(fā)生器；
[0056]120為電力線；
[0057]130為移動(dòng)終端；
[0058]140為固定感應(yīng)裝置；
[0059]15A 為鏈路 A，由 151、1511、1512 組成；
[0060]151為鏈路媒介A ;
[0061]1511為鏈路終端Al;
[0062]1512為鏈路終端A2;
[0063]15B 為鏈路 B，由 152、1521、1522 組成；
[0064]152為鏈路媒介B ；
[0065]1521為鏈路終端BI;
[0066]1522為鏈路終端B2 ；
[0067]160為處理與控制單元；
[0068]170為信息指紋數(shù)據(jù)庫(kù)。[0069]?圖2為實(shí)施例一室內(nèi)自定位系統(tǒng)實(shí)施方案連接示意圖，圖中
[0070]部分編號(hào)所標(biāo)示的實(shí)體參見圖1說(shuō)明；
[0071]210為低壓變壓器；
[0072]220示意室內(nèi)空間；
[0073]230為便攜式終端，含移動(dòng)終端130、處理與控制單元160、信息指紋數(shù)據(jù)庫(kù)170 ；
[0074]240為便攜式終端230與電力線120之間的無(wú)線電波；
[0075]250為輔助信號(hào)發(fā)生器110與電力線120之間的耦合電路；
[0076]260為固定感應(yīng)裝置140與電力線120之間的耦合電路。
[0077]?圖3為實(shí)施例二室內(nèi)定位管理系統(tǒng)實(shí)施方案連接示意圖，圖中
[0078]部分編號(hào)所標(biāo)示的實(shí)體參見圖1、圖2說(shuō)明；
[0079]310為管理中心設(shè)備，包含處理與控制單元160和信號(hào)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)170 ；
[0080]320為具有短距離無(wú)線傳輸功能的移動(dòng)終端，包含移動(dòng)終端130和鏈路終端Al(1511)；
[0081]330為移動(dòng)終端130與固定感應(yīng)裝置140之間的鏈路媒介A (151)，即無(wú)線電波；
[0082]340為具有短距離無(wú)線傳輸功能的固定感應(yīng)裝置，包含固定感應(yīng)裝置140和鏈路終端 A2 (1512)。
[0083]由151、1511、1512組成的無(wú)線鏈路和140與110之間的電力線鏈路鏈接后，為130
與160之間提供信息傳輸鏈路。
【具體實(shí)施方式】
[0084]無(wú)線定位導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用主要分為兩類或兩種應(yīng)用模式:①基于終端自行定位導(dǎo)航；②對(duì)終端或終端載體的位置進(jìn)行管理。前者典型應(yīng)用包括我們熟知的手機(jī)自定位，車輛自導(dǎo)航，導(dǎo)彈制導(dǎo)等；后者典型應(yīng)用包括對(duì)出租車的管理，對(duì)重要貨品運(yùn)輸過(guò)程的定位與追蹤管理等。下面分別給出兩種應(yīng)用模式的典型應(yīng)用實(shí)施例。
[0085]實(shí)施例一室內(nèi)自定位系統(tǒng)實(shí)施方案
[0086]本實(shí)施例即應(yīng)用模式①，在一個(gè)低壓變壓器的用戶線側(cè)沿線區(qū)域?qū)崿F(xiàn)便攜終端230的自定位或自導(dǎo)航。本應(yīng)用模式下，每一個(gè)便攜終端230均可實(shí)現(xiàn)自定位，輔助信號(hào)發(fā)生器110和固定感應(yīng)裝置140為多個(gè)自定位系統(tǒng)所共用；每一個(gè)便攜終端230均與其所依存的設(shè)備資源均構(gòu)成本發(fā)明所描述系統(tǒng)的一個(gè)典型連接關(guān)系，參見圖2所示連接關(guān)系圖，系統(tǒng)的各部件和技術(shù)體制見前面“技術(shù)方案” 一節(jié)和“【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】” 一節(jié)。
[0087]各個(gè)固定感應(yīng)裝置140與移動(dòng)終端230 (處理與控制單元160)間的信息傳輸鏈路采用權(quán)利要求7主張的技術(shù)實(shí)現(xiàn)信道共享。在權(quán)利要求4所述同步技術(shù)的基礎(chǔ)上，各個(gè)固定感應(yīng)裝置140按CSMA/⑶協(xié)議去搶占電力線的約定公用信道用于連同身份識(shí)別信息上報(bào)信號(hào)指紋信息，各便攜終端230則在該約定公用信道檢測(cè)到經(jīng)校驗(yàn)正確的信息后交處理與控制單元160處理。
[0088]這種應(yīng)用模式下，便攜終端230具有較強(qiáng)的功能，定位系統(tǒng)的主要功能模塊，包括處理與控制單元160、信號(hào)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)170、電子地圖、用戶界面軟件以及無(wú)線接收機(jī)等都集成在便攜終端230，或 近距離連接。用戶在便攜終端230上就可以于電子地圖上實(shí)現(xiàn)自定位或自導(dǎo)航。[0089]系統(tǒng)開發(fā)運(yùn)營(yíng)分為規(guī)劃設(shè)計(jì)階段和實(shí)時(shí)定位階段。
[0090]1.規(guī)劃設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備階段主要基礎(chǔ)工作
[0091]I)勘察現(xiàn)場(chǎng)，繪制紙質(zhì)與電子地圖；
[0092]2)進(jìn)行圖上作業(yè)。在規(guī)劃管理區(qū)域按定位精度要求繪出全覆蓋的參考場(chǎng)點(diǎn)柵格圖，并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)考察去除無(wú)效參考場(chǎng)點(diǎn)；
[0093]3)選擇適當(dāng)位置作為接入輔助信號(hào)發(fā)生器110的接入點(diǎn)；
[0094]4)在規(guī)劃管理區(qū)域的每一個(gè)典型空間(如小型辦公室或開放式區(qū)域的一隅)設(shè)定不少于一個(gè)固定感應(yīng)裝置140連接點(diǎn)，將這些連接點(diǎn)位置信息與對(duì)應(yīng)固定感應(yīng)裝置140身份識(shí)別信息的映射關(guān)系表存入移動(dòng)終端230中的信號(hào)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)170 ；
[0095]5)用儀器及配套耦合裝置檢測(cè)自輔助信號(hào)發(fā)生器110的接入點(diǎn)到每一個(gè)固定感應(yīng)裝置140連接點(diǎn)的幅頻傳輸特性圖；
[0096]6)分析對(duì)應(yīng)各固定感應(yīng)裝置140連接點(diǎn)的幅頻傳輸特性圖，按權(quán)利要求2所述方法選擇定位輔助信號(hào)的各單頻信號(hào)，形成定位輔助信號(hào)；
[0097]7)將輔助信號(hào)發(fā)生器110連接電力線120并連續(xù)發(fā)送定位輔助信號(hào)；
[0098]8)按權(quán)利要求8的方法，于參考場(chǎng)點(diǎn)柵格圖的每一參考場(chǎng)點(diǎn)處測(cè)得信號(hào)指紋信息，作為檔案數(shù)據(jù)錄入移動(dòng)終端230中的信號(hào)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)170 ；
[0099]9)按權(quán)利要求8的方法，于每一選定的固定感應(yīng)裝置140連接點(diǎn)測(cè)得信號(hào)指紋信息，作為檔案數(shù)據(jù)錄入移動(dòng)終端230中的信號(hào)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)170 ；
[0100]10)輸入系統(tǒng)的管理信息和指標(biāo)，例如被管理移動(dòng)終端230的身份識(shí)別信息，禁入子區(qū)域的位置信息，同一移動(dòng)終端230兩次定位操作的時(shí)間間隔(T)，同一固定感應(yīng)裝置140的信息上報(bào)時(shí)間間隔等。
[0101]2.實(shí)時(shí)定位階段系統(tǒng)操作要點(diǎn)
[0102]I)從移動(dòng)終端230用戶界面選定“定位”或“導(dǎo)航”操作；
[0103]2)選定“定位”功能后，系統(tǒng)即用權(quán)利要求9的方法進(jìn)行首次定位，在電子地圖上顯示本終端所在位置；后續(xù)處理流程主要操作如下:
[0104]a)每隔時(shí)間T，運(yùn)用權(quán)利要求10所述快速定位方法，移動(dòng)終端230中的處理與控制單元160通過(guò)比對(duì)找到相似性最優(yōu)檔案數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的位置信息；
[0105]b)將本終端230的該新位置信息在用戶界面的電子地圖上即時(shí)顯示，并標(biāo)示歷史軌跡信息；
[0106]c)進(jìn)入步驟a)。
[0107]3)選定(自)“導(dǎo)航”功能后，系統(tǒng)即用權(quán)利要求9的方法進(jìn)行首次定位，在電子地圖上顯示本終端230所在位置；用戶隨即按界面提示輸入目的地位置信息后進(jìn)入實(shí)時(shí)導(dǎo)航流程，該處理流程主要操作如下:
[0108]a)相隔時(shí)間T，系統(tǒng)經(jīng)計(jì)算處理后在用戶界面的電子地圖上顯示移動(dòng)終端230自當(dāng)前位置到目的地的最優(yōu)路徑；
[0109]b)運(yùn)用權(quán)利要求10所述快速定位方法，移動(dòng)終端230中的處理與控制單元160通過(guò)比對(duì)找到相似性最優(yōu)檔案數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的位置信息；
[0110]c)將該新位置信息在用戶界面的電子地圖上即時(shí)顯示，并標(biāo)示歷史軌跡信息；
[0111]d)進(jìn)入步驟a)。[0112]本實(shí)施例中，固定感應(yīng)裝置140與電力線120通過(guò)耦合電路連接，即該裝置140直接通過(guò)耦合電路從電力線120接收并提取定位輔助信號(hào)的指紋信息。
[0113]由于移動(dòng)終端130和處理與控制單元160、信號(hào)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)170集成設(shè)計(jì)，不再需要配置移動(dòng)終端130和處理與控制單元160之間的鏈路模塊。
[0114]固定感應(yīng)裝置140與移動(dòng)終端230中的處理與控制單元160之間的信息傳輸鏈路利用了電力線，該裝置140向移動(dòng)終端230中的處理與控制單元160反饋的上行信息與下行的定位輔助信號(hào)時(shí)分共享電力線。與移動(dòng)終端130 —樣，移動(dòng)終端230中的處理與控制單元160也是通過(guò)接收電力線輻射的信號(hào)獲取固定感應(yīng)裝置140反饋的信息，這樣就可以省去發(fā)射端(即固定感應(yīng)裝置140端)的天線裝置。
[0115]實(shí)施例二室內(nèi)定位管理系統(tǒng)實(shí)施方案
[0116]本實(shí)施例即應(yīng)用模式②，在一個(gè)低壓變壓器的用戶線側(cè)沿線區(qū)域?qū)崿F(xiàn)對(duì)移動(dòng)終端320的位置管理。這種應(yīng)用模式是有中心的無(wú)線點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)連接關(guān)系參見圖3所示連接關(guān)系圖，系統(tǒng)的各部件和技術(shù)體制見前面“技術(shù)方案”一節(jié)和“【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】”一節(jié)。該示意圖只標(biāo)出系統(tǒng)中一個(gè)移動(dòng)終端320的連接關(guān)系，其它移動(dòng)終端320的連接關(guān)系與此類似。
[0117]這種應(yīng)用模式下，移動(dòng)終端320的功能相對(duì)簡(jiǎn)單，主要包括無(wú)線收發(fā)信機(jī)和指紋信息的預(yù)處理功能，而處理與控制單元160、信號(hào)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)170、電子地圖、管理界面則集中在管理中心，集成為管理中心設(shè)備310，便于對(duì)全系統(tǒng)的移動(dòng)終端320的定位或追蹤管理。
[0118]系統(tǒng)按權(quán)利要求4主張采用基于電力線工頻信號(hào)同步的時(shí)分非對(duì)稱點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳輸體制，各移動(dòng)終端320按照權(quán)利要求6的信道分配協(xié)議上報(bào)信息；移動(dòng)終端320和固定感應(yīng)裝置340的上報(bào)頻道按權(quán)利要求5實(shí)時(shí)選擇。
[0119]系統(tǒng)開發(fā)運(yùn)營(yíng)分為規(guī)劃設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備階段和實(shí)時(shí)定位管理階段。
[0120]1.規(guī)劃設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備階段主要基礎(chǔ)工作
[0121]I)勘察現(xiàn)場(chǎng)，繪制紙質(zhì)與電子地圖；
[0122]2)進(jìn)行圖上作業(yè)。在規(guī)劃管理區(qū)域按定位精度要求繪出全覆蓋的參考場(chǎng)點(diǎn)柵格圖，并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)考察去除無(wú)效參考場(chǎng)點(diǎn)；
[0123]3)選擇適當(dāng)位置為系統(tǒng)管理中心，管理中心包括集成了處理與控制單元160和信號(hào)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)170的管理中心設(shè)備310、輔助信號(hào)發(fā)生器110等，在該場(chǎng)點(diǎn)附近將輔助信號(hào)發(fā)生器110接入電力線120 ；
[0124]4)在規(guī)劃管理區(qū)域的每一個(gè)典型空間(如小型辦公室或開放式區(qū)域的一隅)設(shè)定不少于一個(gè)固定感應(yīng)裝置340連接點(diǎn)，將這些連接點(diǎn)位置信息與對(duì)應(yīng)固定感應(yīng)裝置340身份識(shí)別信息的映射關(guān)系表存入管理中心設(shè)備310 ；
[0125]5)用儀器及配套耦合裝置檢測(cè)自輔助信號(hào)發(fā)生器110的接入點(diǎn)到每一個(gè)固定感應(yīng)裝置340連接點(diǎn)的幅頻傳輸特性圖；
[0126]6)分析各固定感應(yīng)裝置340連接點(diǎn)的幅頻傳輸特性圖，按權(quán)利要求2所述方法選擇定位輔助信號(hào)的各單頻信號(hào)，形成定位輔助信號(hào)；
[0127]7)將輔助信號(hào)發(fā)生器110連接電力線120并連續(xù)發(fā)送定位輔助信號(hào)；
[0128]8)按權(quán)利要求8的方法，于參考場(chǎng)點(diǎn)柵格圖的每一參考場(chǎng)點(diǎn)處測(cè)得信號(hào)指紋信息，作為檔案數(shù)據(jù)錄入管理中心設(shè)備310 ；
[0129]9)按權(quán)利要求8的方法，于每一選定的固定感應(yīng)裝置340連接點(diǎn)測(cè)得信號(hào)指紋信息，作為檔案數(shù)據(jù)錄入管理中心設(shè)備310 ；
[0130]10)輸入系統(tǒng)的管理信息和指標(biāo)，例如被管理移動(dòng)終端320的身份識(shí)別信息，禁入子區(qū)域的位置信息，同一移動(dòng)終端320兩次定位操作的時(shí)間間隔(T)，同一固定感應(yīng)裝置340的信息上報(bào)時(shí)間間隔等。
[0131]2.實(shí)時(shí)定位管理階段系統(tǒng)操作要點(diǎn)
[0132]I)管理中心設(shè)備310在接收到各個(gè)移動(dòng)終端320發(fā)來(lái)的信號(hào)指紋信息后，分別用權(quán)利要求9的方法進(jìn)行首次定位，在管理中心設(shè)備310管理界面的電子地圖(可以是多頁(yè))上顯示；
[0133]2)每隔時(shí)間T，運(yùn)用權(quán)利要求10所述快速定位方法，管理中心設(shè)備310通過(guò)比對(duì)找到相似性最優(yōu)檔案數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的位置信息，并分別在電子地圖上顯示，同時(shí)顯示各個(gè)移動(dòng)終端320的歷史軌跡；
[0134]3)當(dāng)有移動(dòng)終端320進(jìn)入禁入子區(qū)域時(shí)通過(guò)管理中心設(shè)備310發(fā)出告警信號(hào)；
[0135]4)當(dāng)選擇某一移動(dòng)終端320查詢歷史記錄時(shí)，可追溯顯示指定時(shí)間段的歷史軌跡記錄;
[0136]5)通過(guò)各類界面操作，可以向移動(dòng)終端320發(fā)出警告信息。
[0137]本實(shí)施例中，固定感應(yīng)裝置340通過(guò)耦合電路直接從電力線接收并提取定位輔助信號(hào)的指紋信息。
[0138]固定感應(yīng)裝置340與管理中心設(shè)備310之間的信息傳輸鏈路為電力線通信鏈路；移動(dòng)終端320通過(guò)無(wú)線傳輸鏈路與電力線傳輸鏈路的鏈接鏈路同管理中心設(shè)備310交換信息，其中無(wú)線傳輸鏈路選用UWB技術(shù)，移動(dòng)終端320的上報(bào)信息傳輸至固定感應(yīng)裝置340之后再經(jīng)電力線傳輸至管理中心設(shè)備310。
【權(quán)利要求】
1.一種基于電力線信號(hào)指紋信息的無(wú)基站室內(nèi)定位系統(tǒng)(以下也簡(jiǎn)稱本系統(tǒng)或系統(tǒng))，其特征在于:移動(dòng)終端(130)可利用接收到的輻射自電力線(120)的定位輔助信號(hào)的特征參量(稱為信號(hào)指紋信息)與信號(hào)指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)(160)存儲(chǔ)的先前獲取并存儲(chǔ)的信號(hào)指紋信息(稱為檔案數(shù)據(jù))的相似性比對(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)空間定位；系統(tǒng)可通過(guò)沿電力線布設(shè)的固定感應(yīng)裝置(140)按一定頻度反饋的信息來(lái)準(zhǔn)實(shí)時(shí)調(diào)整信號(hào)指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)(160)中的檔案數(shù)據(jù)，以應(yīng)對(duì)電力線(120)信道特性的時(shí)變性； 本系統(tǒng)包括但不限于如下組成部分: 1)電力線(120)，特指位于同一380V低壓變壓器用戶線側(cè)的所有電力線，其室內(nèi)部分一般布設(shè)在房間或走道等室內(nèi)區(qū)域的周邊墻體中或墻體表面； 2)輔助信號(hào)發(fā)生器(110)，該設(shè)備(或作為模塊)生成定位輔助信號(hào)和其它輔助信息，通過(guò)電磁耦合電路將這些信息耦合至電力線上；前述定位輔助信號(hào)含有用于定位的信號(hào)指紋信息；該信號(hào)指紋信息包含但不限于以下部分信號(hào)特征參量或它們的統(tǒng)計(jì)特性信息:場(chǎng)強(qiáng)信息、功率信息、頻率信息、相位信息、波形信息、時(shí)長(zhǎng)信息； 3)移動(dòng)終端(130)，該設(shè)備在電力線(120)附近，特別在室內(nèi)場(chǎng)點(diǎn)接收從周邊電力線(120)輻射出來(lái)的無(wú)線信號(hào)，提取無(wú)線信號(hào)中源自輔助信號(hào)發(fā)生器(110)的定位輔助信號(hào)的信號(hào)指紋信息；該設(shè)備(130)將提取的信號(hào)指紋信息連同自身的身份識(shí)別信息通過(guò)上報(bào)鏈路傳送到處理與控制單元(160)，用于本系統(tǒng)對(duì)該設(shè)備(130)進(jìn)行空間定位操作； 4)處理與控制單元(160)，該設(shè)備(或作為模塊)執(zhí)行其內(nèi)部存儲(chǔ)的軟件程序，管理和協(xié)調(diào)移動(dòng)終端(130)和固定感應(yīng)裝置(140)向處理與控制單元(160)的信息上報(bào)過(guò)程和所需資源，檢測(cè)移動(dòng)終端(130)和固定感應(yīng)裝置(140)的上報(bào)信息；該設(shè)備(160)將移動(dòng)終端(130)上報(bào)的信號(hào)指紋信息與信號(hào)指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)(170)中的檔案數(shù)據(jù)進(jìn)行相似性比對(duì)，用相似性最優(yōu)的比對(duì)結(jié)果索`查實(shí)時(shí)位置信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)本系統(tǒng)所管理的移動(dòng)終端(130)的定位操作；該設(shè)備(160)接收并提取固定感應(yīng)裝置(140)上報(bào)的信號(hào)指紋信息的特征參量變化量，依此變化量按預(yù)先設(shè)定的規(guī)則調(diào)整信號(hào)指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)(170)中存儲(chǔ)的檔案數(shù)據(jù)； 5)信號(hào)指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)(170)，該設(shè)備(或作為模塊)與處理與控制單元(160)集成在一起或近距離連接，由處理與控制單元(160)對(duì)其進(jìn)行管理；在該設(shè)備(170)中存儲(chǔ)本系統(tǒng)管理范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)每一參考場(chǎng)點(diǎn)和每一固定感應(yīng)裝置(140)配置點(diǎn)的信號(hào)指紋信息的檔案數(shù)據(jù)以及與其綁定存儲(chǔ)的位置坐標(biāo)；所述參考場(chǎng)點(diǎn)是在系統(tǒng)管理區(qū)域內(nèi)的一組依據(jù)系統(tǒng)定位精度按幾何規(guī)則選定的場(chǎng)點(diǎn)，該場(chǎng)點(diǎn)周邊一定范圍內(nèi)的各場(chǎng)點(diǎn)的信號(hào)指紋信息都用該參考場(chǎng)點(diǎn)的信號(hào)指紋信息表征，參考場(chǎng)點(diǎn)所表征的全部場(chǎng)點(diǎn)完全覆蓋且只覆蓋本系統(tǒng)所管理的區(qū)域； 6)固定感應(yīng)裝置(140)，該裝置布設(shè)在本系統(tǒng)所管理的區(qū)域內(nèi)電力線(120)沿線每一個(gè)子區(qū)域中一個(gè)固定場(chǎng)點(diǎn)，在處理與控制單元(160)或在信號(hào)指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)(170)中預(yù)先存儲(chǔ)該裝置(140)所在位置信息與其身份識(shí)別信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系信息；該裝置(140)從電力線(120)按一定頻度提取信號(hào)指紋信息，將其傳送給處理與控制單元(160)供其準(zhǔn)實(shí)時(shí)調(diào)整信號(hào)指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)(170)中部分參考場(chǎng)點(diǎn)的檔案數(shù)據(jù)的數(shù)值，這部分參考場(chǎng)點(diǎn)與本固定感應(yīng)裝置(140)處在同一子區(qū)域內(nèi)；子區(qū)域的劃分規(guī)則為:影響子區(qū)域所屬各參考場(chǎng)點(diǎn)電磁場(chǎng)的電力線輻射源情況(即周邊電力線分布情況)和無(wú)線信號(hào)多徑傳播環(huán)境相近，例如一個(gè)小型辦公室內(nèi)部或一個(gè)大面積辦公區(qū)的一隅；劃分子區(qū)域的數(shù)量多少要適宜，既要足夠多以滿足全部子區(qū)域可不重疊地完全覆蓋本系統(tǒng)所管理的室內(nèi)區(qū)域，又不要因過(guò)多而增加系統(tǒng)配置成本和影響定位效率； 7)鏈路A(15A)，由鏈路媒介A (151)與鏈路終端Al (1511)、鏈路終端A2 (1512)組成，用做移動(dòng)終端(130)與處理與控制單元(160)之間信息傳輸；鏈路媒介A (151)可以是無(wú)線媒介(空氣)或?qū)Ь€等；鏈路A (15A)也代表其鏈接一個(gè)或多個(gè)與其組成相似的鏈路所形成的一條與其作用相同的傳輸鏈路，所述鏈接的鏈路的媒介可以是如下媒介之一:無(wú)線媒介(空氣)、電力線、電纜、光纜； 8)鏈路B(15B)，由鏈路媒介B (152)與鏈路終端BI (1521 )、鏈路終端B2 (1522)組成，用做固定感應(yīng)裝置(140)與處理與控制單元(160)之間的信息傳輸鏈路；鏈路媒介B(152)可以是電力線或無(wú)線媒介(空氣)等；鏈路B (15B)也代表其鏈接一個(gè)或多個(gè)與其組成相似的鏈路所形成的一條與其作用相同的傳輸鏈路，所述鏈接的鏈路的媒介可以是如下媒介之一:無(wú)線媒介(空氣)、電力線、電纜、光纜； 輔助信號(hào)發(fā)生器(110)通過(guò)電磁耦合電路與電力線(120)相連接；移動(dòng)終端(130)通過(guò)空氣媒介(即無(wú)線信道)從電力線(120)接收定位輔助信號(hào)；移動(dòng)終端(130)經(jīng)鏈路A (15A)與處理與控制單元(160)相連接；固定感應(yīng)裝置(140)或經(jīng)電磁耦合電路從電力線(120)接收定位輔助信號(hào)，或與移動(dòng)終端(130) 一樣經(jīng)空氣媒介(即無(wú)線信道)從電力線(120)接收定位輔助信號(hào)；固定感應(yīng)裝置(140)經(jīng)鏈路B (15B)與處理與控制單元(160)相連接；處理與控制單元(160)則與信號(hào)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)(170)近距離連接或集成在一起； 本系統(tǒng)各組成部分在系統(tǒng)實(shí)施定位操作的過(guò)程中的相互作用與配合關(guān)系是:輔助信號(hào)發(fā)生器(110)周期性地將定位輔助信號(hào)耦合到電力線(120)上，該信號(hào)通過(guò)電力線(120)傳導(dǎo)并輻射到電力線(120)沿線附近區(qū)域；在本系統(tǒng)管理區(qū)域內(nèi)電力線(120)沿線附近區(qū)域內(nèi)活動(dòng)的移動(dòng)終端(130)接收自其周邊電力線(120)輻射出的無(wú)線信號(hào)，從中提取源自輔助信號(hào)發(fā)生器(110)的定位輔助信號(hào)的信號(hào)指紋信息，將該信號(hào)指紋信息與本移動(dòng)終端(130)的身份識(shí)別信息一同經(jīng)由鏈路A (15A)傳給處理與控制單元(160);處理與控制單元(160)將接收并提取的移動(dòng)終端(130)即時(shí)信號(hào)指紋信息與信號(hào)指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)(170)中存儲(chǔ)的信號(hào)指紋檔案數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，依據(jù)相似性最優(yōu)的信號(hào)指紋檔案數(shù)據(jù)查找與該檔案數(shù)據(jù)綁定存儲(chǔ)的位置坐標(biāo)，將之作為當(dāng)前位置坐標(biāo)賦予與信號(hào)指紋信息一同獲取的身份識(shí)別信息所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)終端(130);固定感應(yīng)裝置(140)按一定頻度從電力線接收并提取輔助信號(hào)發(fā)生器(110)發(fā)出的定位輔助信號(hào)的信號(hào)指紋信息，連同本固定感應(yīng)裝置(140)位置坐標(biāo)信息經(jīng)由鏈路B (15B)傳給處理與控制單元(160)，供其依據(jù)該位置坐標(biāo)信息索查到該固定感應(yīng)裝置(140)對(duì)應(yīng)之檔案數(shù)據(jù)，并根據(jù)前述實(shí)時(shí)獲取的指紋信息特征參量與檔案數(shù)據(jù)中特征參量的變化量，按預(yù)先設(shè)定的調(diào)整規(guī)則去調(diào)整信號(hào)指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)(170)中對(duì)應(yīng)該固定感應(yīng)裝置(140)所在子區(qū)域內(nèi)各場(chǎng)點(diǎn)的檔案數(shù)據(jù)之特征參量；同時(shí)，用新獲取的信號(hào)指紋數(shù)據(jù)替代對(duì)應(yīng)固定感應(yīng)裝置(140)的原檔案數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于電力線信號(hào)指紋的無(wú)基站室內(nèi)定位系統(tǒng)，定位輔助信號(hào)由從數(shù)拾KHz到數(shù)百M(fèi)Hz頻段內(nèi)分布的不少于兩個(gè)的單頻信號(hào)線性合成，取各單頻信號(hào)幅度組成的一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值集合為本系統(tǒng)的信號(hào)指紋信息，也稱作信號(hào)指紋矢量；定位輔助信號(hào)的單頻信號(hào)頻點(diǎn)數(shù)量和頻點(diǎn)頻率的選擇，主要考慮前期測(cè)量得知的輔助信號(hào)發(fā)生器(110)至本系統(tǒng)所管理區(qū)域內(nèi)所有各場(chǎng)點(diǎn)之間電力線(120)信號(hào)傳輸幅頻衰減特性變化最顯著的頻段，即選擇多個(gè)因位置不同而信號(hào)幅度變化顯著的頻點(diǎn)；定位輔助信號(hào)的各單頻信號(hào)幅值大小選擇要保證足以在各場(chǎng)點(diǎn)可由移動(dòng)終端(130)和固定感應(yīng)裝置(140)檢測(cè)到；同時(shí)，應(yīng)考慮避開在本系統(tǒng)安裝現(xiàn)場(chǎng)前期測(cè)量得知的足以對(duì)定位輔助信號(hào)形成干擾的非隨機(jī)干擾信號(hào)頻率。
3.如權(quán)利要求1權(quán)利要求2所述的基于電力線信號(hào)指紋的無(wú)基站室內(nèi)定位系統(tǒng)，信號(hào)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)(170)中的檔案數(shù)據(jù)的調(diào)整方法為:①處理與控制單元(160)接收到固定感應(yīng)裝置(140)發(fā)來(lái)的信號(hào)指紋信息和身份識(shí)別信息后，根據(jù)身份識(shí)別信息索查信號(hào)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)(170)中對(duì)應(yīng)該固定感應(yīng)裝置(140)的檔案數(shù)據(jù)將索查到的信號(hào)指紋檔案數(shù)據(jù)與接收到的信號(hào)指紋信息進(jìn)行比較，得信號(hào)指紋矢量中各元素的相對(duì)變化比例值集合；③對(duì)本固定感應(yīng)裝置(150)所在子區(qū)域每個(gè)參考場(chǎng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的信號(hào)指紋矢量檔案數(shù)據(jù)集合，按前述比例值集合里每一元素(比例值)同比例調(diào)整相應(yīng)維度元素值；④用前述新獲取的信號(hào)指紋信息更新對(duì)應(yīng)固定感應(yīng)裝置(140)的原檔案數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的基于電力線信號(hào)指紋的無(wú)基站室內(nèi)定位系統(tǒng)，輔助信號(hào)發(fā)生器(110)發(fā)出的周期性的定位輔助信號(hào)與電力線(120)工頻信號(hào)過(guò)零點(diǎn)同步，在設(shè)定的時(shí)間窗口發(fā)出定位輔助信號(hào)；移動(dòng)終端(130)和固定感應(yīng)終端(140)在與電力線(120)工頻信號(hào)過(guò)零點(diǎn)同步的基礎(chǔ)上從前述的時(shí)間窗口接收并提取定位輔助信號(hào)的信號(hào)指紋信息。
5.如權(quán)利要求1所述的基于電力線信號(hào)指紋的無(wú)基站室內(nèi)定位系統(tǒng)，系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定不少于2個(gè)候選頻道供移動(dòng)終端(130)或固定感應(yīng)裝置(140)向處理與控制單元(160)發(fā)送信號(hào)指紋信息和身份識(shí)別信息時(shí)選用，這些頻道的選用方法如下:①輔助信號(hào)發(fā)生器(110)周期性地在約定時(shí)間窗口向電力線(120)發(fā)送頻道認(rèn)知輔助信號(hào)，該信號(hào)由處于前述每一個(gè)候選頻道之頻段中的一個(gè)單頻信號(hào)線性合成；②移動(dòng)終端(130)或固定感應(yīng)裝置(140)在相應(yīng)時(shí)間窗口檢測(cè)該信號(hào)中各單頻信號(hào)的幅值；③移動(dòng)終端(130)或固定感應(yīng)裝置(140)優(yōu)先選擇頻道認(rèn)知輔助信號(hào)中幅值衰減較小的單頻信號(hào)所對(duì)應(yīng)的頻道作為信號(hào)指紋信息和身份識(shí)別信息上報(bào)信道。
6.如權(quán)利要求1所述的基于電力線信號(hào)指紋的無(wú)基站室內(nèi)定位系統(tǒng)，系統(tǒng)采用時(shí)分多址體制，通過(guò)按需分配MAC協(xié)議實(shí)現(xiàn)多個(gè)移動(dòng)終端(130)和多個(gè)固定感應(yīng)裝置(140)的信息上報(bào)用信道的分配；協(xié)議至少包含如下步驟:①在系統(tǒng)的時(shí)分幀結(jié)構(gòu)中預(yù)先分配不少于一個(gè)的時(shí)間窗口用于移動(dòng)終端(130)和固定感應(yīng)裝置(140)向處理與控制單元(160)上報(bào)信息；②處理與控制單元(160)在約定時(shí)間窗口向移動(dòng)終端(130)和固定感應(yīng)裝置(140)發(fā)送信道分配指令，其中含有被要求立即上報(bào)信息的各移動(dòng)終端(130)或固定感應(yīng)裝置(140)的身份識(shí)別信息和它們的上報(bào)時(shí)間窗口編號(hào)；③各移動(dòng)終端(130)和固定感應(yīng)裝置(140)接收并解讀該信道分配指令；④被點(diǎn)名的移動(dòng)終端(110)或固定感應(yīng)裝置(140)隨即按該信道分配指令所指定的上報(bào)時(shí)間窗口發(fā)送信號(hào)指紋信息和身份識(shí)別信息。
7.如權(quán)利要求1所述的基于電力線信號(hào)指紋的無(wú)基站室內(nèi)定位系統(tǒng)，系統(tǒng)采用競(jìng)爭(zhēng)型MAC協(xié)議為本系統(tǒng)的多個(gè)信息傳輸鏈路在同一鏈路媒介上的公用信道上實(shí)現(xiàn)信道共享，例如帶沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問(wèn)(CSMA/CD)協(xié)議；所述信息傳輸鏈路包括但不限于處理與控制單元160與移動(dòng)終端130之間或與固定感應(yīng)裝置140之間的信息傳輸鏈路。
8.如權(quán)利要求1所述的 基于電力線信號(hào)指紋的無(wú)基站室內(nèi)定位系統(tǒng)，將一天劃分為多個(gè)時(shí)段，分別建立初始檔案數(shù)據(jù)集，即將不同分時(shí)段現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的參考場(chǎng)點(diǎn)的信號(hào)指紋信息按時(shí)段標(biāo)記后存儲(chǔ)于信號(hào)指紋信息數(shù)據(jù)庫(kù)(170);當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作或復(fù)位重啟操作時(shí)，按當(dāng)時(shí)所處時(shí)段選用初始檔案數(shù)據(jù)集作為檔案數(shù)據(jù)調(diào)整的參照信息；前述時(shí)段的劃分規(guī)則之一是:同一時(shí)段內(nèi)各頻點(diǎn)信號(hào)之間幅度相對(duì)衰減的比例值均不大于一個(gè)設(shè)定值，各時(shí)段的前述設(shè)定值大小在系統(tǒng)規(guī)劃階段根據(jù)幅度衰減的時(shí)變性特點(diǎn)設(shè)定。
9.如權(quán)利要求1所述的基于電力線信號(hào)指紋的無(wú)基站室內(nèi)定位系統(tǒng)，移動(dòng)終端(130)首次定位方法為:①處理與控制單元(160)接收并提取移動(dòng)終端(130)自現(xiàn)場(chǎng)發(fā)來(lái)的信號(hào)指紋信息F和身份識(shí)別信息S 先與各固定感應(yīng)終端(140)的映射檔案數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，選取相似性最好的映射檔案數(shù)據(jù)R’ ；③由R’逆映射找到對(duì)應(yīng)的檔案數(shù)據(jù)R ;④用檔案數(shù)據(jù)R通過(guò)索查確定一個(gè)將作為參照的固定感應(yīng)終端(140)T ;⑤再用F與T所在子區(qū)域及其周邊所有相鄰子區(qū)域內(nèi)各參考場(chǎng)點(diǎn)的檔案數(shù)據(jù)比對(duì)，選擇相似性最好的檔案數(shù)據(jù)R0;⑥用RO索查出移動(dòng)終端(130)的首次位置坐標(biāo)LO ;⑦將LO與S相關(guān)聯(lián)，即實(shí)現(xiàn)首次定位；前述“映射檔案數(shù)據(jù)”是指當(dāng)固定感應(yīng)裝置(140)接收指紋信號(hào)的方式與移動(dòng)終端(130)不同時(shí)(如通過(guò)電力線耦合接收與通過(guò)無(wú)線天線接收在接收方式上的不同)，將固定感應(yīng)裝置(140)的信號(hào)指紋檔案數(shù)據(jù)r映射轉(zhuǎn)換為另一組數(shù)據(jù)r’，用于首次定位時(shí)進(jìn)行信號(hào)指紋信息比對(duì)；數(shù)據(jù)r’為與固定感應(yīng)裝置(140)處于同一參考場(chǎng)點(diǎn)所表征范圍的移動(dòng)終端(130)在該參考場(chǎng)點(diǎn)接收并提取的信號(hào)指紋信息。
10.如權(quán)利要求1所述的基于電力線信號(hào)指紋的無(wú)基站室內(nèi)定位系統(tǒng)，處理與控制單元(160)根據(jù)移動(dòng)終端(130)當(dāng)前獲取的信號(hào)指紋信息索查移動(dòng)終端(130)當(dāng)前位置時(shí)，只與以本移動(dòng)終端(130)上一次定位的位置坐標(biāo)為基準(zhǔn)點(diǎn)的附近空間區(qū)域內(nèi)各個(gè)參考場(chǎng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的檔案數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)處理；前述空間區(qū)域是指移動(dòng)終端(130)的最大可能活動(dòng)半徑所覆蓋區(qū)域；最大可能活動(dòng)半徑由移動(dòng)終端(130)可能的最快移動(dòng)速度乘以單一移動(dòng)終端(130)定位操作時(shí)間間隔最大值得到。`
【文檔編號(hào)】H04W64/00GK103826300SQ201410093322
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】吳志超 申請(qǐng)人:吳志超