基于定向天线的自适应锚点定位方法及装置与流程

本申请涉及室内商超购物车定位，尤其涉及基于定向天线的自适应锚点定位方法及装置。

背景技术：

1、目前主流的商超购物车定位算法分为两类：基于测距（range-based）的定位算法和无需测距（range-free）的定位算法。

2、基于rssi的测距方法需要利用信号传播损耗模型。该方法的定位过程中，信号接收基站首先采集来自定位终端发送的无线信号rssi，然后利用信号传播损耗模型估算出基站和定位终端的实际距离，再根据三角定位原理，即可实现定位。但是无线网络信号在传输过程中往往会受到各种干扰导致信号弱或者失效，同时三角或者多角定位计算量大，所需的天线需要多方向天线，天线定位本身实时性要求高，一些配置较低的设备使用不了或使用不流畅。天线一般需要安装在墙壁高处或吊顶上，商超在安装调试维护时，需要使用扶梯登高，甚至需要打孔，商超营业时间无法操作，只能在闭店后完成，后期更换位置或更换电池都极为麻烦，安装调试维护成本高，同时部署在吊顶上时还可能有信标掉落伤人的风险。

3、非测距方法是另一种基于rssi的定位方法，该方法的典型代表是位置指纹（finger print，fp）定位方法。该定位方法与上述测距方法不同，测距方法通过各种手段来获取定位终端与基站之间的距离，同时还需要有基站位置等先验知识，而位置指纹方法无需计算定位终端和基站的距离，也不需要了解基站的位置，因此具有很强的灵活性，但缺点是前期离线建立指纹库的工作量巨大，同时很难自适应于环境变化较大的场景。

技术实现思路

1、为解决上述的技术问题本申请提供一种通过接收设置在货架上的定向锚点天线发出的定向方向上的信号强度，来确定出接收位置（购物车）的位置，采用定点锚点天线能够减少山谷效应和增加信号强度，降低信号的噪声和干扰，提高无线电波的传输质量，从而提高通信的可靠性的基于定向天线的自适应锚点定位方法及装置：

2、本申请是通过以下技术方案实现的，基于定向天线的自适应锚点定位方法，包括：

3、接收设置在购物货架上每一个定向锚点天线的信号强度；

4、利用接收到的每个定向锚点天线的信号强度确定出两个目标定向锚点天线；

5、根据两个目标定向锚点天线的信号强度映射出每个目标定向锚点天线的实际覆盖距离；

6、利用每个目标定向锚点天线在地图中的位置获取的两个目标定向锚点天线之间的目标路径；

7、根据每个目标定向锚点天线在地图中的位置、实际覆盖距离及发射功率获取接收位置投影到目标路径上的坐标；

8、将接收位置投影到目标路径上的坐标在地图上进行约束得到接收位置在地图中的坐标。

9、进一步的，包括，当接收位置在设定时间内每次都能接收到大于信号强度阈值的信号强度，且该同一接收位置所在的、地图位置中并不存在定向锚点天线时；

10、将该接收位置所在地图中的位置更新为定向锚点天线的位置。

11、进一步的，包括，当接收位置在设定时间内每次都没有接收到大于信号强度阈值的信号强度，且该接收位置所在地图中的位置上具有定点锚点天线时；

12、将地图中的位置上的定点锚点天线从地图中删除。

13、进一步的，货架上的定向锚点天线按照如下方式设置；

14、利用定向锚点天线的信号辐射距离和每个货架的距离对定向锚点天线进行布局，且相邻两个定向锚点天线之间的任何位置都能够接收到相邻两个定向锚点天线发出的信号辐射。

15、进一步的，所述定向锚点天线的信号发射的弧度为160°。

16、进一步的，映射出每个目标定向锚点天线的实际覆盖距离的方法包括：

17、将信号强度进行分级，并将对每一级别的信号强度进行距离映射，得到每一级别信号强度的实际覆盖距离；

18、获取每个目标定向锚点天线的信号强度所在的级别，利用目标定向锚点天线的信号强度所在的级别匹配出目标定向锚点天线的实际覆盖距离。

19、进一步的，确定出两个目标定向锚点天线的方法包括：

20、获取每一个接收位置上接收的所有信号强度；

21、对接收到的所有信号强度进行阈值过滤得到目标信号强度；

22、根据目标信号强度确定出目标定向锚点天线。

23、基于定向天线的自适应锚点定位装置，包括：

24、定向锚点天线；

25、接收端，用于接收设置在购物货架上每一个定向锚点天线的信号强度；

26、处理端，利用接收端接收到的每一个定向锚点天线的信号强度获取出接收端的位置。

27、进一步的，所述处理端包括：

28、目标确定单元，利用接收端接收到的每个定向锚点天线的信号强度确定出两个目标定向锚点天线；

29、坐标确定单元，利用目标确定单元确定出的两个目标定向锚点天线的信号强度映射出每个目标定向锚点天线的实际覆盖距离；

30、利用每个目标定向锚点天线在地图中的位置获取的两个目标定向锚点天线之间的目标路径；

31、根据每个目标定向锚点天线在地图中的位置、实际覆盖距离及发射功率获取接收位置投影到目标路径上的坐标；

32、定位单元，将接收位置投影到目标路径上的坐标在地图上进行约束得到接收位置在地图中的坐标。

33、进一步的，还包括锚点更新单元，所述锚点更新单元包括：

34、当接收位置在设定时间内每次都能接收到大于信号强度阈值的信号强度，且该同一接收位置所在的、地图位置中并不存在定向锚点天线时；

35、将该接收位置所在地图中的位置更新为定向锚点天线的位置；

36、或当接收位置在设定时间内每次都没有接收到大于信号强度阈值的信号强度，且该接收位置所在地图中的位置上具有定点锚点天线时；

37、将地图中的位置上的定点锚点天线从地图中删除。

38、本申请的有益效果是：

39、1.采用定向锚点天线发射信号，减少山谷效应和增加信号强度，降低信号的噪声和干扰，提高无线电波的传输质量；比较容易的实现购物车在商超的室内定位，算法简单，计算量小，对终端设备的性能要求不高，算力较低的终端设备也能流畅的完成位置计算；

40、2.定向锚点天线设置在购物货架上，设备安装调试维护极为简单，可以满足室内商超无需施工、无需登高、无需闭店的要求；

41、3.可以根据锚点的变化自适应更新锚点的位置，无需人工参与，极大的减少商超由于锚点变更造成的定位不准，减轻商超锚点定位的运维成本；

42、4.采用定性锚点天线，功率很低，续航时间达6-8年，极大的减少维护成本。

技术特征：

1.基于定向天线的自适应锚点定位方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于定向天线的自适应锚点定位方法，其特征在于，包括，当接收位置在设定时间内每次都能接收到大于信号强度阈值的信号强度，且该同一接收位置所在的、地图位置中并不存在定向锚点天线时；

3.根据权利要求1或2所述的基于定向天线的自适应锚点定位方法，其特征在于，包括，当接收位置在设定时间内每次都没有接收到大于信号强度阈值的信号强度，且该接收位置所在地图中的位置上具有定点锚点天线时；

4.根据权利要求1所述的基于定向天线的自适应锚点定位方法，其特征在于，货架上的定向锚点天线按照如下方式设置；

5.根据权利要求1所述的基于定向天线的自适应锚点定位方法，其特征在于，所述定向锚点天线的信号发射的弧度为160°。

6.根据权利要求1所述的基于定向天线的自适应锚点定位方法，其特征在于，映射出每个目标定向锚点天线的实际覆盖距离的方法包括：

7.根据权利要求1所述的基于定向天线的自适应锚点定位方法，其特征在于，确定出两个目标定向锚点天线的方法包括：

8.基于定向天线的自适应锚点定位装置，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的基于定向天线的自适应锚点定位装置，其特征在于，所述处理端包括：

10.根据权利要求9所述的基于定向天线的自适应锚点定位装置，其特征在于，还包括锚点更新单元，所述锚点更新单元包括：

技术总结
本发明涉及基于定向天线的自适应锚点定位方法及装置，包括：接收设置在购物货架上每一个定向锚点天线的信号强度；确定出两个目标定向锚点天线；映射出每个目标定向锚点天线的实际覆盖距离；获取的两个目标定向锚点天线之间的目标路径；获取接收位置投影到目标路径上的坐标；将接收位置投影到目标路径上的坐标在地图上进行约束得到接收位置在地图中的坐标；采用定向锚点天线发射信号，减少山谷效应和增加信号强度，降低信号的噪声和干扰，提高无线电波的传输质量；比较容易的实现购物车在商超的室内定位，算法简单，计算量小，对终端设备的性能要求不高，算力较低的终端设备也能流畅的完成位置计算。

技术研发人员：李仓库,成坤
受保护的技术使用者：西安超嗨网络科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15