在无线环境中估计两个设备之间的距离的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及无线通信领域，且更具体地，涉及一种在无线环境中估计两个设备之 间的距离的方法和系统。
【背景技术】
[0002] 在无线通信迅速发展的今天，移动设备的定位是导航系统和基于位置服务 (Location Based Service, LBS)的组成部分，从而得知移动设备的位置、或者持有该移动 设备的人的位置。
[0003] 在传统定位技术中，可以通过基于接收信号强度（received signal strength, RSS)的技术来估算已知位置的Wifi信号发射端与接收Wifi信号的要定位的移动设备之间 的距离，从而估算要定位的移动设备的位置。
[0004] 但是，实际环境中可能存在许多障碍物，例如墙壁、门、柱子等，因此接收信号强度 (RSS)可能由于这些障碍物而发生很大的变化，因此，利用传统的技术估算两个设备之间的 距离时可能得到不准确的距离。进而，在利用不准确的距离来确定要定位的移动设备的位 置时，可能得到不准确的位置信息。
[0005] 因此，需要一种在无线环境中更准确地估算设备之间的距离和/或定位设备的方 法和系统。
【发明内容】
[0006] 通常将无线通信系统的传播条件分成视距传播（Line of Sight，L0S)和非视距传 播（Non Line of Sight，NL0S)。
[0007] 在视距LOS传播条件下，无线信号无遮挡地在发信端与接收端之间"直线"传播， 这要求在第一菲涅尔区（First Fresnel zone)内没有对无线电波造成遮挡的物体，如果条 件不满足，信号强度就会明显下降。第一菲涅尔区的大小取决于无线电波的频率及收发信 机间距离。视距通信一般保证第一菲涅尔区0. 6倍焦距内无障碍物。
[0008] 在有障碍物的情况下，无线信号要通过反射、散射和衍射方式到达接收端，则这种 传播环境被称之为非视距NL0S传播。此时的无线信号通过多种途径被接收，而多径效应可 能带来时延不同步、信号衰减、极化改变、链路不稳定等一系列问题，从而在接收端接收到 的无线信号的接收信号强度也与视距传播条件下的强度不同。
[0009] 根据本技术的一个方面，提供一种确定无线环境中第一设备与第二设备之间的距 离的方法，包括如下步骤：获得视距（L0S)传播环境下的环境参数；根据视距传播和非视距 (NL0S)传播环境下的接收信号强度的抖动量之间的关系，判断第一设备与第二设备之间是 视距传播还是非视距传播；根据所述视距传播环境的环境参数和距离-损耗模型，计算第 一设备与所述第二设备之间的距离，其中，如果第一设备与第二设备之间是非视距传播，则 重新计算非视距传播的环境参数，且根据距离_损耗模型和重新计算的非视距传播的环境 参数，修正非视距传播的第一设备与第二设备之间的距离。
[0010] 根据本技术的另一方面，提供一种确定无线环境中第一设备与第二设备之间的距 离的系统，包括：获得装置，被配置为获得视距（L0S)传播环境下的环境参数；判断装置，被 配置为根据视距传播和非视距（NL0S)传播环境下的接收信号强度的抖动量之间的关系，判 断第一设备与第二设备之间是视距传播还是非视距传播；计算装置，被配置为根据所述视 距传播环境的环境参数和距离-损耗模型，计算第一设备与所述第二设备之间的距离，其 中，如果第一设备与第二设备之间是非视距传播，则重新计算非视距传播的环境参数，且根 据距离-损耗模型和重新计算的非视距传播的环境参数，修正非视距传播的第一设备与第 二设备之间的距离。
[0011] 根据本技术的另一方面，提供一种在无线环境中定位设备的方法，包括如下步骤： 获得当前无线环境的环境参数；根据视距传播（L0S)和非视距传播（NL0S)环境下的接收信 号强度的抖动量之间的关系，判断当前无线环境中的已知位置的第一设备集与要定位的第 二设备之间是视距传播（L0S)还是非视距传播（NL0S);从第一设备集中选择候选第一设备 集；根据所述环境参数和距离-损耗模型，计算所选的候选第一设备集中的候选第一设备 与所述第二设备之间的距离，其中，如果候选第一设备集中存在与第二设备之间非视距传 播的候选第一设备，则根据距离-损耗模型，修正非视距传播的候选第一设备与第二设备 之间的距离；根据所得到的候选第一设备与所述第二设备之间的距离、以及候选第一设备 集中的候选第一设备的已知位置，估算所述第二设备的位置。
[0012] 根据本技术的另一方面，提供一种在无线环境中定位设备的系统，包括：获得装 置，被配置为获得当前无线环境的环境参数；判断装置，被配置为判断当前无线环境中的已 知位置的第一设备集与要定位的第二设备之间是视距传播（L0S)还是非视距传播（NL0S); 选择装置，被配置为从第一设备集中选择候选第一设备集；计算装置，被配置为根据所述环 境参数和距离-损耗模型，计算所选的候选第一设备集中的候选第一设备与所述第二设备 之间的距离，其中，如果候选第一设备集中存在与第二设备之间非视距传播的候选第一设 备，则根据距离-损耗模型，修正非视距传播的候选第一设备与第二设备之间的距离；估算 装置，被配置为根据所得到的候选第一设备与所述第二设备之间的距离、以及候选第一设 备集中的第一设备的已知位置，估算所述第二设备的位置。
[0013] 如此，利用本技术的判断无线环境中的L0S环境和NL0S环境的区分，对不同的环 境采用不同的环境系数，并更准确地计算得到L0S环境下的距离和NL0S环境下的距离，从 而可以在一个应用例子中利用这样更准确的距离来确定盲节点BN的位置。这对于在复杂 的无线环境(尤其是室内环境）中准确估计离无线设备的距离和找到无线设备的位置方面 起了重要作用。
【附图说明】
[0014] 图1是示出应用本技术的一个示例的应用场景的示意图；
[0015] 图2是示出根据本技术的一个实施例的估算两个设备之间的距离从而在无线环 境中定位设备的方法的框架的示例流程图；
[0016] 图3是示出图2所示的方法的框架的扩展的示例流程图；
[0017] 图4A和4B分别是示出根据本技术的一个实施例的估算两个设备之间的距离从而 在无线环境中定位设备的方法中的获取环境参数的示例应用场景的示意图和示例的信号 传输图；
[0018] 图5A和5B是分别示出根据本技术的一个实施例的估算两个设备之间的距离从而 在无线环境中定位设备的方法中的测量和处理RSS的值的示例应用场景和示例的信号传 输图；图5C是示出测量和处理RSS的值之后得到的RSS值、均值和标准方差的示例表格；
[0019] 图6A是示出无线环境中的L0S和NL0S环境的示例场景图；图6B示出根据本技 术的一个实施例的估算两个设备之间的距离从而在无线环境中定位设备的方法中判断L0S 环境和NL0S环境的示例方式；
[0020] 图7A是示出在判断L0S和NL0S环境之后的可能出现的示例场景类型的图；图7B 示出在图7A所示的不同类型的示例场景中选择用来定位设备的优选三个候选节点的优选 方式；图7C是说明选择优选三个候选节点的优选方式的原理；
[0021] 图8A示出在根据本技术的一个实施例的估算两个设备之间的距离从而在无线环 境中定位设备的方法中的修正NL0S环境的候选节点与盲节点的距离的方式的示例场景 图；
[0022] 图8B示出根据本技术的一个实施例的估算两个设备之间的距离从而在无线环境 中定位设备的方法中的重新计算NL0S环境的环境参数时增加已知位置的定位节点的优选 方式的示意图；
[0023] 图9是示出在根据本技术的一个实施例的估算两个设备之间的距离从而在无线 环境中定位设备的方法中的根据三个候选节点与盲节点之间的距离来估算盲节点位置的 优选的示例三边定位法；
[0024] 图10是示出根据本技术的另一实施例的确定第一设备和第二设备之间的距离的 方法的示意流程图；
[0025] 图11是示出根据本技术的另一实施例的确定第一设备与第二设备之间的距离的 系统的示例框图；
[0026] 图12是示出根据本技术的再一实施例的在无线环境中定位设备的方法的示意流 程图；
[0027] 图13是示出根据本技术的再一实施例的在无线环境中定位设备的系统的示例框 图。
【具体实施方式】
[0028] 现在将详细参照本发明的具体实施例，在附图中例示了本发明的例子。尽管将结 合具体实施例描述本发明，但将理解，不是想要将本发明限于所述的实施例。相反，想要覆 盖由所附权利要求限定的在本发明的精神和范围内包括的变更、修改和等价物。应注意，这 里描述的方法步骤都可以由任何功能块或功能布置来实现，且任何功能块或功能布置可被 实现为物理实体或逻辑实体、或者两者的组合。
[0029] 为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和【具体实施方式】对本发 明作进一步详细说明。
[0030] 图1是示出应用本技术的一个示例的应用场景的示意图。
[0031] 如图1所示，在例如室内的无线环境中，可以将在两个设备之间的传播环境分为 视距（L0S)传播和非视距（NL0S)传播。例如，在图1中，存在盲节点（BlindNode，BN)和多 个已知位置的定位节点