一种在NANOLOC测距系统中利用RSSI降低多径误差的方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102523592 A (43)申请公布日 2012.06.27 C N 1 0 2 5 2 3 5 9 2 A *CN102523592A* (21)申请号 201110404503.1 (22)申请日 2011.12.08 H04W 24/00(2009.01) H04W 64/00(2009.01) (71)申请人大连理工大学 地址 116024 辽宁省大连市凌工路2号 (72)发明人赵泰洋 郭成安 李小兵 王宇 杨清山 (74)专利代理机构大连理工大学专利中心 21200 代理人梅洪玉 (54) 发明名称 一种在nanoLOC测距系统中利用RSSI降低多 径误

2、差的方法 (57) 摘要 本发明公开了一种在nanoLOC测距系统中利 用RSSI降低多径误差的方法，本发明属于无线定 位技术领域，涉及一种以nanoLOC芯片的测量结 果为基础，通过数据融合技术来减少多径效应对 测距结果影响的方法。其特征是：该方法用于基 于nanoLOC芯片构成的定位系统中，在测量基站 与移动站的距离过程中，首先读取nanoLOC芯片 的测距结果d和RSSI(接收信号强度指示)值r， 之后利用d与r计算出一个校正参数，再利用该校 正参数对测距结果进行校证，得到最终测距结果。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书2页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局

3、(12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页 1/1页 2 1.一种在nanoLOC测距系统中利用RSSI降低多径误差的方法，其特征在于： (1)启动nanoLOC芯片的一次测距过程，在测距结束后，读取其测距结果和RSSI值； (2)将读取的测距结果代入公式(1)中： rKd (1) 其中d是从nanoLOC芯片中读取的测距结果，K是比例常数，这里取0.7效果较好；r 是计算得到的RSSI的参考值，该值是在无多径环境下，测距结果为d时的RSSI值； (3)将RSSI的参考值r与从nanoLOC芯片中读取的RSSI值r代入下式： Vrr-r (2) 式中Vr是RSSI的

4、参考值与从读到的RSSI值的差；再将该差值代入公式(3)即可得到 校正参数C； (4)利用式(3)得到的校正参数C对测距结果d按照公式(4)进行修正， 得到最终测距结果d 0 权 利 要 求 书CN 102523592 A 1/2页 3 一种在 nanoLOC测距系统中利用 RSSI降低多径误差的方法 技术领域 0001 本发明属于无线定位技术领域，涉及一种以nanoLOC芯片的测量结果为基础，通 过数据融合技术来减少多径效应对测距结果影响的方法。 背景技术 0002 nanoLOC是nanotron公司生产的一款高精度时差测距芯片，可利用该芯片构成无 线定位系统。而测距是定位的前提，测距的精

5、度直接决定接下来的定位精度。在对该芯片 构成的定位系统进行测距实验中发现，在开阔空间中，测距结果非常好，在60米的距离测 距误差约为1米左右；但在室内，会存在多径效应。多径效应是指实际的无线电波传播信道 中，常有许多时延不同的传输路径，那么就会对测量结果产生一定的影响。由于多径效应的 影响，测量误差大大增加。在60米距离的测量误差约为20米到30米。在这种情况下，跟 本无法实现定位功能。 0003 该技术用于采用nanoLOC芯片构成的定位系统中。该系统由基站和移动站组成。 基站位于某个固定位置，坐标已知。移动站即待定位站，可在基站覆盖范围内任意移动。 发明内容 0004 本发明要解决的技术问

6、题是利用nanoLOC芯片所能提供的信息，包括测距结果和 RSSI(接收信号强度指示)值，对原始的测距结果进行修正，使多径效应对测距结果的影响 尽可能小。 0005 本发明的技术方案： 0006 测距是指移动站与基站在通信过程中，利用无线电信号传播时延来测量两者之间 的距离。在采用nanoLOC芯片构成的定位系统中，移动站通过内置的 nanoLOC芯片与基站 的nanoLOC芯片进行通信，在通信过程中，nanoLOC芯片会测量无线电信号传播时延，进而 计算出移动站与基站间的距离。 0007 移动站可从nanoLOC芯片中得到两个重要信息：测距结果和RSSI值。 0008 在开阔的环境中，测距结

7、果误差很小，RSSI值随测距结果的增加而增加。需要注 意的是，这里的RSSI值并不是一个实际值，而是nanoLOC芯片在数据处理过程中得到的一 个参量，无任何单位，正比于芯片中AGC的放大倍数。即接收到信号越强，这个数值越小。 0009 在室内环境中，由于多径效应的存在，测距结果会有很大的误差。虽然得到的RSSI 值也随着测距结果的增加而增加，但与开阔环境相比，同样的测距结果，室内测量得到的 RSSI值要比室外大很多，即相同长度的传播路径，有多径的条件下，损耗要比无多径环境中 大很多。 0010 因此我们可以根据多径环境中RSSI值与无多径环境中得到的RSSI值做比较，两 者的差值即可反映出多

8、径传播的损耗。同理，我们可以通过比较一次测量结果中测距结果 和RSSI值，来判断此次测量是否存在多径误差。当确认一次测距结果中存在多径误差之 后，可以利用下文中的方法来减小多径误差，使测距结果更接近真实值。 说 明 书CN 102523592 A 2/2页 4 0011 所述的降低多径误差的方法利用下文中的公式对测距结果进行处理，流程具体如 下： 0012 1.启动nanoLOC芯片的一次测距过程，在测距结束后，读取其测距结果和RSSI值。 0013 2.将读取的测距结果代入公式(1)中： 0014 rKd (1) 0015 其中d是从nanoLOC芯片中读取的测距结果，K是比例常数，通常取0

9、.7 效果较 好。r是计算得到的RSSI的参考值，该值是在无多径环境下，测距结果为d时的RSSI值。 对于不同的天线，K值会有所不同。在确定K的过程中，首先在开阔的环境中(无多径效应) 对于不同的距离得到测距结果和RSSI值，RSSI值与测距结果之间的关系接近于正比例关 系。之后根据得到的测距结果和RSSI值采用拟合的方法可以计算出K的值。 0016 3.将RSSI的参考值r与从nanoLOC芯片中读取的RSSI值r代入下式： 0017 Vrr-r (2) 0018 式中Vr是RSSI的参考值与从读到的RSSI值的差；再将该差值代入公式(3)即可 得到校正参数C； 0019 0020 4.利用

10、式(3)得到的校正参数C对测距结果d按照公式(4)进行修正，即可得到 最终测距结果d 0 。 0021 0022 本发明的有益效果是本发明直接利用nanoLOC芯片所给出的参数，无需外加任何 电路，即可完成对多径误差的校正工作，所得结果可满足室内定位系统的需要。 附图说明 0023 图1为本发明中基站与移动站的功能示意图。 0024 图2为利用本发明所述的方法做的一次实验结果图。 具体实施方式 0025 如图1所示，本发明，在由移动站中的MCU1、nanoLOC芯片1，基站中 的MCU2、 nanoLOC芯片1组成的测距系统中，由MCU1向nanoLOC芯片1发出启动一次测距的任务。 之后nanoLOC芯片1与nanoLOC芯片2进行通信，通信完成后，MCU1从nanoLOC芯片1中 读取测距结果和RSSI值。 0026 在得到测距结果和RSSI值之后，按照公式(1)到公式(4)的方法对测距结果进行 处理，就可得到更按近于实际值的测量结果。 0027 图2是一次实验的结果，从中可见，经过本发明的方法处理过的数据，比原始测距 结果更接近于真实值。 说 明 书CN 102523592 A 1/1页 5 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102523592 A