一种到达角定位系统单服务器多区域定位方法与流程

1.本发明涉及无线定位技术领域，特别涉及一种到达角定位系统单服务器多区域定位方法。


背景技术：

2.万物互联时代，不仅需要目标的时间、状态等信息，更需要目标的位置信息。针对单服务器多区域定位应用情况，本发明深入研究无线电到达角测向定位技术，提出了一种到达角定位系统单服务器多区域定位方法，服务器接收基站上传的关于各个终端的观测信息，并标记时间戳，同时，按照子区域基站mac地址集合进行匹配分组；各子区域内的数据包按照终端mac地址进行分组，并按照时间戳排序；子区域内各个终端利用组内的数据包里接收信号强度、入射角度并结合相关基站坐标、时间戳等信息进行多源异构数据融合定位，获得终端在该子区域内的位置估计；当服务器中同一终端在多个子区域中出现位置估计时，结合子区域边界、基站接收信号强度统计等信息判断是否触发子区域切换条件，并确定该终端所属子区域信息；服务器将各终端最终位置估计、子区域信息进行输出。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种到达角定位系统单服务器多区域定位方法，具有多区域融合定位技术特点，有利于构建单服务器多区域到达角定位系统。
4.为了达到上述发明目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：
5.一种到达角定位系统单服务器多区域定位方法，包括以下步骤：
6.步骤s1：服务器接收基站上传的关于各个终端的观测信息，并标记时间戳；
7.步骤s2：服务器按照子区域基站mac地址集合进行匹配分组；
8.步骤s3：各子区域内的数据包按照终端mac地址进行分组，并按照时间戳排序；
9.步骤s4：子区域内各个终端利用组内的数据包里接收信号强度、入射角度并结合相关基站坐标、时间戳信息进行多源异构数据融合定位，获得终端在该子区域内的位置估计；
10.步骤s5：当服务器中同一终端在多个子区域中出现位置估计时，需要结合子区域边界、基站接收信号强度统计信息判断是否触发子区域切换条件，并确定该终端所属子区域信息；
11.步骤s6：服务器将各终端最终位置估计、子区域信息进行输出。
12.进一步地，所述步骤s1包括以下步骤：
13.步骤s11：基站与服务器存在观测信息通信协议；
14.步骤s12：协议中包含终端mac地址、基站mac地址、接收信号能量强度指示值rssi、入射角度信息；或，协议中包含终端mac地址、基站mac地址、接收信号能量强度指示值rssi、便于提取入射角度信息的采样信号；
15.步骤s13：服务器对接收到的通信数据标记时间戳。
16.进一步地，所述步骤s2包括以下步骤：
17.步骤s21：单台服务器性能覆盖整个定位区域；
18.步骤s22：整个定位区域划分为多个子区域，或，整个区域作为一个子区域；
19.步骤s23：将子区域内的基站mac组成一个集合；
20.步骤s24：服务器对接收信息中的基站mac地址与子区域mac地址集合进行比对，将接收信息分到基站mac地址匹配的子区域组内。
21.进一步地，所述步骤s3包括以下步骤：
22.步骤s31：子区域内的数据包按照终端mac地址进行分组，并按照时间戳排序；
23.步骤s32：每间隔ts，对时间间隔t内的数据包，按基站mac地址进行分类，利用rssi值对各个基站组内的数据进行聚类，剔除异常值。
24.进一步地，所述步骤s4包括以下步骤：
25.步骤s41：子区域内各个终端利用组内的数据包中接收信号强度、入射角度信息设置观测信息权重；或，从采样信号中演算出入射角度信息，结合接收信号强度设置观测信息权重；
26.步骤s42：利用数据包中入射角度信息，结合基站坐标、相对工作高度信息，确定终端工作层面上的粗估计位置，再向外扩展形成粗定位区域并赋予权重；
27.步骤s43：将时间间隔t内的数据对应的带权重的粗定位区域进行叠加，找出权重最大的区域，将其重心作为终端在该子区域内的位置估计。
28.进一步地，所述步骤s5包括以下步骤：
29.步骤s51：当服务器中同一终端在多个子区域中出现位置估计时，获得各个子区域中终端在时间间隔t内对应基站接收信号强度统计信息；
30.步骤s52：结合各个子区域出入口基站信息判断是否触发子区域切换；
31.步骤s53：如未触发子区域切换，根据基站接收信号强度统计信息判断该终端所属子区域；
32.步骤s54：如触发子区域切换，结合各个子区域出入口基站信息、基站接收信号强度统计信息判断是否需要进行子区域切换，如不需要，终端属于原子区域，如需要，确认终端切入子区域。
33.进一步地，所述步骤s6包括以下步骤：
34.步骤s61：服务器根据子区域切换结果确定终端最终位置估计、子区域信息；
35.步骤s62：如果未切换子区域，则将原子区域终端位置估计作为服务器中终端定位估计；
36.步骤s63：如果切换子区域，则将切入子区域终端位置估计作为服务器中终端定位估计；
37.步骤s64：服务器按照时间间隔ts对终端定位估计值、所属子区域信息进行输出；或，按照时间间隔ts对终端定位估计值进行卡尔曼滤波，滤波器输出结果作为定位终端的定位估计值。
38.本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有多区域融合定位技术特点，有利于构建单服务器多区域到达角定位系统。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
40.图1为服务器工作流程示意图；
41.图2为到达角定位系统单服务器多区域系统结构图。
具体实施方式
42.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.实施例一
44.如图2所示，到达角定位系统单服务器多区域定位结构包含n个定位终端，l个定位基站，k个交换机组以及一台服务器。定位系统覆盖区域分为了m个子区域，定位终端可以在子区域内、子区域间运动。
45.如图1所示，本发明公开了一种到达角定位系统单服务器多区域定位方法，包括以下步骤：
46.步骤s1：服务器接收基站上传的关于各个终端的观测信息，并标记时间戳；
47.步骤s2：服务器按照子区域基站mac地址集合进行匹配分组；
48.步骤s3：各子区域内的数据包按照终端mac地址进行分组，并按照时间戳排序；
49.步骤s4：子区域内各个终端利用组内的数据包里接收信号强度、入射角度并结合相关基站坐标、时间戳等信息进行多源异构数据融合定位，获得终端在该子区域内的位置估计；
50.步骤s5：当服务器中同一终端在多个子区域中出现位置估计时，需要结合子区域边界、基站接收信号强度统计等信息判断是否触发子区域切换条件，并确定该终端所属子区域信息；
51.步骤s6：服务器将各终端最终位置估计、子区域信息进行输出。
52.进一步地，所述步骤s1包括以下步骤：
53.步骤s11：基站与服务器存在观测信息通信协议，协议中包含终端mac地址、基站mac地址、接收信号能量强度指示值rssi、入射角度信息；
54.步骤s12：服务器对接收到的通信数据标记时间戳。
55.进一步地，所述步骤s2包括以下步骤：
56.步骤s21：单台服务器性能覆盖整个定位区域；
57.步骤s22：整个定位区域划分为多个子区域，特别地，整个区域作为一个子区域；
58.步骤s23：将子区域内的基站mac组成一个集合；
59.步骤s24：服务器对接收信息中的基站mac地址与子区域mac地址集合进行比对，将接收信息分到基站mac地址匹配的子区域组内。
60.进一步地，所述步骤s3包括以下步骤：
61.步骤s31：子区域内的数据包按照终端mac地址进行分组，并按照时间戳排序；
62.步骤s32：每间隔0.1s，对时间间隔1s内的数据包，按基站mac地址进行分类，利用rssi值对各个基站组内的数据进行聚类，剔除异常值。
63.进一步地，所述步骤s4包括以下步骤：
64.步骤s41：子区域内各个终端利用组内的数据包中接收信号强度、入射角度信息设置观测信息权重；
65.步骤s42：利用数据包中入射角度信息，结合基站坐标、相对工作高度信息，确定终端工作层面上的粗估计位置，再向外扩展(俯仰角-2
°
～2
°
，方位角-5
°
～5
°
)形成粗定位区域并赋予权重；
66.步骤s43：将时间间隔1s内的数据对应的带权重的粗定位区域进行叠加，找出权重最大的区域，将其重心作为终端在该子区域内的位置估计。
67.进一步地，所述步骤s5包括以下步骤：
68.步骤s51：当服务器中同一终端在多个子区域中出现位置估计时，获得各个子区域中终端在时间间隔1s内对应基站接收信号强度统计信息；
69.步骤s52：结合各个子区域出入口基站信息判断是否触发子区域切换；
70.步骤s53：如未触发子区域切换，根据基站接收信号强度统计信息判断该终端所属子区域；
71.步骤s54：如触发子区域切换，结合各个子区域出入口基站信息、基站接收信号强度统计信息判断是否需要进行子区域切换，如不需要，终端属于原子区域，如需要，确认终端切入子区域。
72.进一步地，所述步骤s6包括以下步骤：
73.步骤s61：服务器根据子区域切换结果确定终端最终位置估计、子区域信息；
74.步骤s62：如果未切换子区域，则将原子区域终端位置估计作为服务器中终端定位估计；
75.步骤s63：如果切换子区域，则将切入子区域终端位置估计作为服务器中终端定位估计；
76.步骤s64：服务器按照时间间隔0.1s对终端定位估计值进行卡尔曼滤波，滤波器输出结果作为定位终端的定位估计值。
77.实施例二
78.如图2所示，到达角定位系统单服务器多区域定位结构包含n个定位终端，l个定位基站，k个交换机组以及一台服务器。定位系统覆盖区域分为了m个子区域，定位终端可以在子区域内、子区域间运动。
79.如图1所示，本发明公开了一种到达角定位系统单服务器多区域定位方法，包括以下步骤：
80.步骤s1：服务器接收基站上传的关于各个终端的观测信息，并标记时间戳；
81.步骤s2：服务器按照子区域基站mac地址集合进行匹配分组；
82.步骤s3：各子区域内的数据包按照终端mac地址进行分组，并按照时间戳排序；
83.步骤s4：子区域内各个终端利用组内的数据包里接收信号强度、入射角度并结合相关基站坐标、时间戳等信息进行多源异构数据融合定位，获得终端在该子区域内的位置
估计；
84.步骤s5：当服务器中同一终端在多个子区域中出现位置估计时，需要结合子区域边界、基站接收信号强度统计等信息判断是否触发子区域切换条件，并确定该终端所属子区域信息；
85.步骤s6：服务器将各终端最终位置估计、子区域信息进行输出。
86.进一步地，所述步骤s1包括以下步骤：
87.步骤s11：基站与服务器存在观测信息通信协议，协议中包含终端mac地址、基站mac地址、接收信号能量强度指示值rssi、便于提取入射角度信息的采样信号；
88.步骤s12：服务器对接收到的通信数据标记时间戳。
89.进一步地，所述步骤s2包括以下步骤：
90.步骤s21：单台服务器性能覆盖整个定位区域；
91.步骤s22：整个定位区域划分为多个子区域，特别地，整个区域作为一个子区域；
92.步骤s23：将子区域内的基站mac组成一个集合；
93.步骤s24：服务器对接收信息中的基站mac地址与子区域mac地址集合进行比对，将接收信息分到基站mac地址匹配的子区域组内。
94.进一步地，所述步骤s3包括以下步骤：
95.步骤s31：子区域内的数据包按照终端mac地址进行分组，并按照时间戳排序；
96.步骤s32：每间隔0.1s，对时间间隔1s内的数据包，按基站mac地址进行分类，利用rssi值对各个基站组内的数据进行聚类，剔除异常值。
97.进一步地，所述步骤s4包括以下步骤：
98.步骤s41：子区域内各个终端利用组内的数据包中接收信号强度，从采样信号中演算出入射角度信息，结合接收信号强度设置观测信息权重；
99.步骤s42：利用数据包中入射角度信息，结合基站坐标、相对工作高度信息，确定终端工作层面上的粗估计位置，再向外扩展(俯仰角-2
°
～2
°
，方位角-5
°
～5
°
)形成粗定位区域并赋予权重；
100.步骤s43：将时间间隔1s内的数据对应的带权重的粗定位区域进行叠加，找出权重最大的区域，将其重心作为终端在该子区域内的位置估计。
101.进一步地，所述步骤s5包括以下步骤：
102.步骤s51：当服务器中同一终端在多个子区域中出现位置估计时，获得各个子区域中终端在时间间隔1s内对应基站接收信号强度统计信息；
103.步骤s52：结合各个子区域出入口基站信息判断是否触发子区域切换；
104.步骤s53：如未触发子区域切换，根据基站接收信号强度统计信息判断该终端所属子区域；
105.步骤s54：如触发子区域切换，结合各个子区域出入口基站信息、基站接收信号强度统计信息判断是否需要进行子区域切换，如不需要，终端属于原子区域，如需要，确认终端切入子区域。
106.进一步地，所述步骤s6包括以下步骤：
107.步骤s61：服务器根据子区域切换结果确定终端最终位置估计、子区域信息；
108.步骤s62：如果未切换子区域，则将原子区域终端位置估计作为服务器中终端定位
估计；
109.步骤s63：如果切换子区域，则将切入子区域终端位置估计作为服务器中终端定位估计；
110.步骤s64：服务器按照时间间隔0.1s对终端定位估计值、所属子区域信息进行输出。
111.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种到达角定位系统单服务器多区域定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1：服务器接收基站上传的关于各个终端的观测信息，并标记时间戳；步骤s2：服务器按照子区域基站mac地址集合进行匹配分组；步骤s3：各子区域内的数据包按照终端mac地址进行分组，并按照时间戳排序；步骤s4：子区域内各个终端利用组内的数据包里接收信号强度、入射角度并结合相关基站坐标、时间戳信息进行多源异构数据融合定位，获得终端在该子区域内的位置估计；步骤s5：当服务器中同一终端在多个子区域中出现位置估计时，需要结合子区域边界、基站接收信号强度统计信息判断是否触发子区域切换条件，并确定该终端所属子区域信息；步骤s6：服务器将各终端最终位置估计、子区域信息进行输出。2.根据权利要求1所述的一种到达角定位系统单服务器多区域定位方法，其特征在于，所述步骤s1包括以下步骤：步骤s11：基站与服务器存在观测信息通信协议；步骤s12：协议中包含终端mac地址、基站mac地址、接收信号能量强度指示值rssi、入射角度信息；或，协议中包含终端mac地址、基站mac地址、接收信号能量强度指示值rssi、便于提取入射角度信息的采样信号；步骤s13：服务器对接收到的通信数据标记时间戳。3.根据权利要求1所述的一种到达角定位系统单服务器多区域定位方法，其特征在于，所述步骤s2包括以下步骤：步骤s21：单台服务器性能覆盖整个定位区域；步骤s22：整个定位区域划分为多个子区域，或，整个区域作为一个子区域；步骤s23：将子区域内的基站mac组成一个集合；步骤s24：服务器对接收信息中的基站mac地址与子区域mac地址集合进行比对，将接收信息分到基站mac地址匹配的子区域组内。4.根据权利要求1所述的一种到达角定位系统单服务器多区域定位方法，其特征在于，所述步骤s3包括以下步骤：步骤s31：子区域内的数据包按照终端mac地址进行分组，并按照时间戳排序；步骤s32：每间隔ts，对时间间隔t内的数据包，按基站mac地址进行分类，利用rssi值对各个基站组内的数据进行聚类，剔除异常值。5.根据权利要求1所述的一种到达角定位系统单服务器多区域定位方法，其特征在于，所述步骤s4包括以下步骤：步骤s41：子区域内各个终端利用组内的数据包中接收信号强度、入射角度信息设置观测信息权重；或，从采样信号中演算出入射角度信息，结合接收信号强度设置观测信息权重；步骤s42：利用数据包中入射角度信息，结合基站坐标、相对工作高度信息，确定终端工作层面上的粗估计位置，再向外扩展形成粗定位区域并赋予权重；步骤s43：将时间间隔t内的数据对应的带权重的粗定位区域进行叠加，找出权重最大的区域，将其重心作为终端在该子区域内的位置估计。6.根据权利要求1所述的一种到达角定位系统单服务器多区域定位方法，其特征在于，
所述步骤s5包括以下步骤：步骤s51：当服务器中同一终端在多个子区域中出现位置估计时，获得各个子区域中终端在时间间隔t内对应基站接收信号强度统计信息；步骤s52：结合各个子区域出入口基站信息判断是否触发子区域切换；步骤s53：如未触发子区域切换，根据基站接收信号强度统计信息判断该终端所属子区域；步骤s54：如触发子区域切换，结合各个子区域出入口基站信息、基站接收信号强度统计信息判断是否需要进行子区域切换，如不需要，终端属于原子区域，如需要，确认终端切入子区域。7.根据权利要求1所述的一种到达角定位系统单服务器多区域定位方法，其特征在于，所述步骤s6包括以下步骤：步骤s61：服务器根据子区域切换结果确定终端最终位置估计、子区域信息；步骤s62：如果未切换子区域，则将原子区域终端位置估计作为服务器中终端定位估计；步骤s63：如果切换子区域，则将切入子区域终端位置估计作为服务器中终端定位估计；步骤s64：服务器按照时间间隔ts对终端定位估计值、所属子区域信息进行输出；或，按照时间间隔ts对终端定位估计值进行卡尔曼滤波，滤波器输出结果作为定位终端的定位估计值。

技术总结
本发明公开了一种到达角定位系统单服务器多区域定位方法，包括：服务器接收基站上传的关于各个终端的观测信息，并标记时间戳；服务器按照子区域基站MAC地址集合进行匹配分组；各子区域内的数据包按照终端MAC地址进行分组，并按照时间戳排序；子区域内各个终端利用组内的数据包里接收信号强度、入射角度并结合相关基站坐标、时间戳等信息进行多源异构数据融合定位，获得终端在该子区域内的位置估计；当服务器中同一终端在多个子区域中出现位置估计时，需要结合子区域边界、基站接收信号强度统计等信息判断是否触发子区域切换条件，并确定该终端所属子区域信息；服务器将各终端最终位置估计、子区域信息进行输出。子区域信息进行输出。子区域信息进行输出。


技术研发人员：周昊苏 陆文斌 凌云 张淇婷 王安平
受保护的技术使用者：上海航天测控通信研究所
技术研发日：2023.06.08
技术公布日：2023/8/14