基于WiFi信号的室内测距方法与流程

  利用电磁波的反射、干涉等特性，而设计的用于长度、距离测量的仪器就是测距仪，从测距仪采用的调制对象上分为光电测距仪、声波测距仪，从量程上可大致分为短程、中程和高程测距仪，目前室内测距通常是短程测距。电磁波测距有两种方法：脉冲测距法和相位测距法。由测线一端的仪器发射的光脉冲的一部分直接由仪器内部进入接收光电器件，作为参考脉冲；其余发射出去的光脉冲经过测线另一端的反射镜反射回来之后，也进入接收光电器件，卫星大地测量中用于测量月球和人造卫星的激光测距仪，都采用脉冲测距法。相位测距法是将电磁波的相位进行调制，经过测量反射回来的激光的相位差来获得距离。按测距原理可分为脉冲法测距仪和相位法测距仪。前者为脉冲发生器发射光脉冲，利用脉冲在测线上往返传播时间间隔的脉冲个数以求得距离，如激光测月仪、激光人造卫星测距仪等。后者是由测距仪发射连续的正弦调制波，测出该调制波在测线上往返传播产生的相位移以求得距离，如激光测距仪、红外测距仪等。采用相位法测距的仪器测程短、精度高，常用于大地测量。电磁波测距仪具有精度高、作业迅速、受气候和地形影响小的优点。随着时下人们对室内测距的需求随着物联网时代的到来与日俱增，室内指智能公交、机场大厅、超市、图书馆、矿井等环境常常需要确定室内的距离。

  与wifi测距技术最为接近的是wifi定位技术，这是一种基于网络节点可以在一定程度上完成自身定位的前提，可以在多领域实现复制大规模监测、定位和跟踪服务，限制比较流行的wifi定位是基于ieee802.11标准，采用经验测试和信号传播模型相结合的一种定位解决方案。这种定位系统要的基站数量比较少，非常容易安装，局用相同的底层无线网络结构，系统定位精度较高。但定位的测算不是依赖合成的信号强度图，而是依赖于哪个wifi接入点近，在楼层定位上很容易出错，且wifi收发器的覆盖范围一般只能达到半径90m以内区域，因此主要应用与小范围的室内定位。同时，wifi信号对干扰信号的反应很灵敏，有可能影响定位精度，同时定位节点的能耗也比较高。基于测距的基本定位算法分为圆周定位算法、双曲线定位算法、角度定位算法等。同时室内定位系统中使用的信号频率低于10ghz，因为高于该值的信号频率会造成吸收效应。目前，由于室内定位范围一般较小，且室内定位用高频无线电，会在时间出现误差时产生很大偏差，不适合采用这种办法来进行测距。目前无线电类测距包括两种方法，一种是接收被测物体发出的信号，并根据信号强度来确定距离，但这种方法只能在短距离测量使用。另一种是通过信号往返时间来计算距离。

  目前rssi的测距方法是理想的测试方法，这是一种基于接收信号强度指示receivedsignalstrengthindictor，原理是计算两个无线设备间的距离，利用接收设施捕获到的信号强度rssi和空间传播中的无线电信号的强度会随着传输距离的增加而下降的特性原理提出的。rssi方法的测距原理是将收发节点间的信号强度的衰减转化为信号的传播距离，然后利用经验模型或理论模型将信号的传播损耗转化为距离。实际上，无线信号在传输过程中，受到环境的影响因素很大，致使信号产生不一致的衰减关系，进而影响了估计。

  因此，通过提高基于wifi信号的rssi测量精度是提高室内测距精度的重要因素。

  本发明所要解决的技术问题是提高基于wifi信号rssi方法的测量精度，目的是提供基于wifi信号的室内测距方法，解决上述问题。

  基于wifi信号的室内测距方法，s1，在密闭的环境中，将1个wifi信号源放置在固定位置，将1个信号接收器每隔1米的距离分别测试，采集信号接收器的数据记录到数据库文件中，列出不同距离与信号强度的对照表；s2，清空被测室内的所有障碍物品和人，在室内1个角放置1个wifi信号源，室内另外3个角放置3个信号接收器，所述信号接收器收集到的数据传递到计算机中；s3，计算机接收到rssi数据，通过均值或高斯滤波器进行预处理；s4，计算机再通过滑动加权滤波算法或卡尔曼滤波算法进一步滤波，再通过算法和对照表得出室内距离。

  进一步，所述s3中的均值滤波器采用去极值均值滤波器。去极值均值滤波器能轻松实现对突变值的过滤，避免了突变误差。

  进一步，所述wifi信号源采用无线路由器。无线路由器目前已得到普遍普及，技术也逐渐成熟，使用无线路由器作为信号发射源具有便捷稳定的特点。

  进一步，所述均值或高斯滤波器采用labviewexpress进行编写。labviewexpress无需编程，提供数据,配置参数、运行、获得输出结果，是测试与测量领域公认的简便测试方法。

  pt为发射信号的功率，pl(d0)为经过单位距离后的路径损失；n为信号衰减因子，范围为2-4；d为定位节点与参考节点之间的距离；d0为单位距离，通常取1m；x0为均值为0的高斯分布随机数，其标准差为4-10，由此公式得出两个无线节点之间的距离。

  1、本发明基于wifi信号的室内测距方法，通过清空所有为测量提供障碍的人和物，最大限度避免了人的走动、环境信号噪声干扰，提高测量的准确率；

  2、本发明基于wifi信号的室内测距方法，利用成熟的数字滤波器，降低数据序列的标准差，进一步提升测量的准确率；

  3、本发明基于wifi信号的室内测距方法，通过提前设置对照表的方法，将检测的固有偏差降低。

  为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

  本发明基于wifi信号的室内测距方法，s1，建立对照表，将1个wifi信号源放置在固定位置，将1个信号接收器按照每隔1米的距离分别摆放；s2，清空被测室内的所有障碍物品，在室内1个角放置1个wifi信号源，室内另外3个角放置3个信号接收器，所述信号接收器收集到的数据传递到计算机中；s3，计算机接收到rssi数据，通过均值或高斯滤波器进行预处理；s4，计算机再通过滑动加权滤波算法或卡尔曼滤波算法进一步滤波，再通过算法得出室内距离。所述s3中的均值滤波器采用去极值均值滤波器。所述wifi信号源采用无线路由器。所述均值或高斯滤波器采用labviewexpress进行编写。

  使用时，防止相关人员走动，对3个信号接收器采集到的rssi值做处理，通过均值或高斯滤波法进行预处理，同时，考虑到环境信号噪声干扰，需要对rssi值进一步的进行滤波，优选滑动加权滤波算法或卡尔曼滤波算法；针对于室内复杂环境很容易出现散射、折射等突发状况，通过对比的对照表进行进一步校正。

  以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围以内。