一种基于WiFi-RTT降噪及去多路径效应的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于WiFi

【技术实现步骤摘要】
一种基于WiFi
‑
RTT降噪及去多路径效应的系统及方法


[0001]本专利技术涉及室内定位
，具体来说，涉及一种基于WiFi
‑
RTT测距的降噪及去多路径效应的系统及方法。

技术介绍

[0002]基于位置服务的应用使得定位技术受到越来越多的关注，同时对定位结果的精度提出了更高的要求。随着智能手机的普及和应用，提供多种基于位置服务的手机会成为未来大众高精度定位的主要载体。由于基于全球导航卫星系统(GNSS)的导航信号在室内很难被接收到，因此不能被用于室内定位。为解决室内定位问题，已经提出了多种技术方案，如基于WiFi、超宽带、蓝牙、惯性传感器等，与其它技术相比，WiFi因庞大的受众和低廉的价格受到更多的关注。ToA、TDoA等测距方式因时钟误差使得测距结果偏差严重，以此用来定位是极度不合理的。RTT测距方式因消除钟差带来的影响可以提供更精确的测距结果，但依然保留了射频信号共有的特点，即强多路径效应和噪声较大，目前尚未提出合理的解决方案。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于WiFi
‑
RTT降噪及去多路径效应算法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于WiFi
‑
RTT降噪及去多路径效应系统，包括中央处理器，所述中央处理器分别连接有数据采集系统、模式甄别监听系统、去多路径效应系统、降噪系统、半系统误差校准系统和定位解算系统，其中，/>[0005]所述数据采集系统将数据采集、存储至数据集中；
[0006]所述数据采集系统将所述数据集传递给所述中央处理器进行数据预处理，所述中央处理器将所述数据预处理后信息提供给所述模式甄别监听系统；
[0007]所述模式甄别监听系统通过路由器信息比对进行模式区分并获得状态改变时间向量，随后将所述状态改变时间向量传递给所述中央处理器和所述去多路径效应系统；
[0008]所述去多路径效应系统用于利用去多路径效应解算算法通过所述状态改变时间向量对所述数据预处理后信息进行修正获得去多路径数据信息；所述去多路径效应系统将所述状态改变时间向量及所述去多路径数据信息传递给所述中央处理器和所述降噪系统；
[0009]所述降噪系统用于利用降噪算法通过所述状态改变时间向量对所述去多路径数据信息进行修正获得定位解算预信息，随后将所述状态改变时间向量及所述定位解算预信息传递给所述中央处理器和所述半系统误差校准系统；
[0010]所述半系统误差校准系统用于利用半系统误差解算算法通过所述状态改变时间向量对所述定位解算预信息进行解算获得半系统误差向量；所述半系统误差校准系统将所述半系统误差向量传递给所述中央处理器；
[0011]所述中央处理器将所述半系统误差向量和所述状态改变时间向量结合获得半系统误差时间改正量，随后将所述半系统误差时间改正量及定位解算预信息传递给所述定位
解算系统；
[0012]所述定位解算系统用于通过时间间隔限制获得最后的定位解算结果。
[0013]根据本专利技术的另一方面，提出基于WiFi
‑
RTT降噪及去多路径效应的方法，包括如步骤：
[0014]步骤1、数据采集系统将数据采集、存储至数据集中；
[0015]步骤2、所述数据采集系统将所述数据集传递给所述中央处理器进行数据预处理，所述中央处理器将所述数据预处理后信息提供给所述模式甄别监听系统；
[0016]步骤3、所述模式甄别监听系统通过路由器信息比对进行模式区分并获得状态改变时间向量，随后将所述状态改变时间向量传递给所述中央处理器和所述去多路径效应系统；
[0017]步骤4、所述去多路径效应系统利用多路径效应解算算法通过所述状态改变时间向量对所述数据预处理后信息进行修正获得去多路径数据信息；所述去多路径效应系统将所述状态改变时间向量及所述去多路径数据信息传递给所述中央处理器和所述降噪系统；
[0018]步骤5、所述降噪系统利用降噪算法通过所述状态改变时间向量对所述去多路径数据信息进行修正获得定位解算预信息，随后将所述状态改变时间向量及所述定位解算预信息传递给所述中央处理器和所述半系统误差校准系统；
[0019]步骤6、所述半系统误差校准系统利用半系统误差解算算法通过所述状态改变时间向量对所述定位解算预信息进行解算获得半系统误差向量；所述半系统误差校准系统将所述半系统误差向量传递给所述中央处理器；
[0020]步骤7、所述中央处理器将所述半系统误差向量和所述状态改变时间向量结合获得半系统误差时间改正量，随后将所述半系统误差时间改正量及定位解算预信息传递给所述定位解算系统；
[0021]步骤8、所述定位解算系统通过时间间隔限制获得最后的定位解算结果。
[0022]进一步的，所述步骤4中，所述去多路径效应解算算法获得所述状态改变时间向量和所述预处理后数据进行解算获得去多路径数据信息，具体步骤如下：
[0023](4.1).根据所述状态改变时间向量将数据根据时间进行分组处理；
[0024](4.2).对每组数据都进行k
‑
means聚类处理，所述k
‑
means聚类处理具体如下所述：
[0025](4.2.1)将数据进行归一化操作，具体描述为：x(i)＝(x(i)
‑
min(x(:)))/(max(x(:)
‑
min(x(:))),其中，x代表数据矩阵，i代表当前时刻数据，max(x(:))和min(x(:))分布表示x矩阵中的最大值和最小值，并进入步骤(4.2.2)；
[0026](4.2.2)限定最大分类数：k，并进入步骤(4.2.3)；
[0027](4.2.3)随机给定初始聚类中心位置，并根据代价函数和调节聚类中心至最优；
[0028](4.2.4)检验所述最优聚类中心下数据统计信息是否服从正态分布，若服从，则进入步骤(4.2.5)；否则返回步骤(4.2.3)更换所述代价函数重新计算；
[0029](4.2.5)计算不同分类数下最优聚类中心代价总和，获得代价函数分布函数，确定最佳分类数ko，并进入步骤(4.2.6)；
[0030](4.2.6)回调所述最佳分类数ko下分类结果作为k
‑
means聚类处理结果并进入步骤(4.3)；
[0031](4.3)将k
‑
means聚类处理结果进行后处理，分别对不同类数据进行数据统计，以均值最小的类为基础，将其他类数据依概率分布映射到第一类数据中，即保证处理后结果不同类有与第一类数据相同的概率分布，并将数据进行映射修改。
[0032]进一步的，所述代价函数选用各个点到聚类中心的范数和，范数使用依据按照如下顺序进行：2范数，1范数，无穷范数，p范数.
[0033]进一步的，所述步骤5中，降噪算法通过所述状态改变时间向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于WiFi
‑
RTT降噪及去多路径效应的系统，其特征在于，包括中央处理器，所述中央处理器分别连接有数据采集系统、模式甄别监听系统、去多路径效应系统、降噪系统、半系统误差校准系统和定位解算系统，其中，所述数据采集系统将数据采集、存储至数据集中；所述数据采集系统将所述数据集传递给所述中央处理器进行数据预处理，所述中央处理器将所述数据预处理后信息提供给所述模式甄别监听系统；所述模式甄别监听系统通过路由器信息比对进行模式区分并获得状态改变时间向量，随后将所述状态改变时间向量传递给所述中央处理器和所述去多路径效应系统；所述去多路径效应系统用于利用去多路径效应解算算法通过所述状态改变时间向量对所述数据预处理后信息进行修正获得去多路径数据信息；所述去多路径效应系统将所述状态改变时间向量及所述去多路径数据信息传递给所述中央处理器和所述降噪系统；所述降噪系统用于利用降噪算法通过所述状态改变时间向量对所述去多路径数据信息进行修正获得定位解算预信息，随后将所述状态改变时间向量及所述定位解算预信息传递给所述中央处理器和所述半系统误差校准系统；所述半系统误差校准系统用于利用半系统误差解算算法通过所述状态改变时间向量对所述定位解算预信息进行解算获得半系统误差向量；所述半系统误差校准系统将所述半系统误差向量传递给所述中央处理器；所述中央处理器将所述半系统误差向量和所述状态改变时间向量结合获得半系统误差时间改正量，随后将所述半系统误差时间改正量及定位解算预信息传递给所述定位解算系统；所述定位解算系统用于通过时间间隔限制获得最后的定位解算结果。2.一种利用权利要求1所述系统进行的基于WiFi
‑
RTT降噪及去多路径效应的方法，其特征在于，包括如步骤：步骤1、数据采集系统将数据采集、存储至数据集中；步骤2、所述数据采集系统将所述数据集传递给所述中央处理器进行数据预处理，所述中央处理器将所述数据预处理后信息提供给所述模式甄别监听系统；步骤3、所述模式甄别监听系统通过路由器信息比对进行模式区分并获得状态改变时间向量，随后将所述状态改变时间向量传递给所述中央处理器和所述去多路径效应系统；步骤4、所述去多路径效应系统利用多路径效应解算算法通过所述状态改变时间向量对所述数据预处理后信息进行修正获得去多路径数据信息；所述去多路径效应系统将所述状态改变时间向量及所述去多路径数据信息传递给所述中央处理器和所述降噪系统；步骤5、所述降噪系统利用降噪算法通过所述状态改变时间向量对所述去多路径数据信息进行修正获得定位解算预信息，随后将所述状态改变时间向量及所述定位解算预信息传递给所述中央处理器和所述半系统误差校准系统；步骤6、所述半系统误差校准系统利用半系统误差解算算法通过所述状态改变时间向量对所述定位解算预信息进行解算获得半系统误差向量；所述半系统误差校准系统将所述半系统误差向量传递给所述中央处理器；步骤7、所述中央处理器将所述半系统误差向量和所述状态改变时间向量结合获得半系统误差时间改正量，随后将所述半系统误差时间改正量及定位解算预信息传递给所述定
位解算系统；步骤8、所述定位解算系统通过时间间隔限制获得最后的定位解算结果。3.根据权利要求2所述的基于WiFi
‑
RTT降噪及去多路径效应的方法，其特征在于，所述步骤4中，所述去多路径效应解算算法获得所述状态改变时间向量和所述预处理后数据进行解算获得去多路径数据信息，具体步骤如下：(4.1).根据所述状态改变时间向量将数据根据时间进行分组处理；(4.2).对每组数据都进行k
‑
means聚类处理，所述k
‑
means聚类处理具体如下所述：(4.2.1)将数据进行归一化操作，具体描述为：x(i)＝(x(i)
‑
min(x(:)))/(max(x(:...

【专利技术属性】
技术研发人员：李子申，郭笑尘，汪亮，吴海涛，王宁波，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：