[發明專利]一種基于路徑匹配的室內無線定位方法

有效

• 申請號: 201410259634.9
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104010274B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 梁云;劉世棟;曾鵬飛;朱亮;郭云飛;王瑤;郭經紅;繆巍巍
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院;全球能源互聯網研究院;江蘇省電力公司
• 主分類號: H04W4/04
• 分類號: H04W4/04;H04W64/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及一種定位方法，具體講涉及一種在室內局域范圍內，對按照固定路徑移動的人員或機器人進行精確無線定位的方法。

背景技術

在工業運行環境和設備檢修作業中的精確引導和定位，可以有效防止工作人員誤入危險區域，保障人身安全。目前主要的定位技術是基于GPS、北斗的衛星定位，但衛星定位受終端所在環境影響較大，當用戶在室內或地下時，定位精度將會大大降低，甚至無法完成定位。超寬帶無線(UWB)技術是近年來提出的室內高精度無線定位技術，具有高達納秒級別的時間分辨能力，結合基于到達時間的測距算法，理論上可以獲得厘米級的定位精度，可以滿足工業應用的定位需求。

與室外環境相比，室內工作環境更為復雜。UWB信號傳播過程中的多徑傳播、非視距傳播是定位精度下降的最主要原因，在電力設備巡檢應用中，電磁干擾對UWB的定位精度也會造成一定影響。上述因素對室內無線定位產生兩種干擾：一是形成類似白噪聲的系統誤差，降低室內無線定位精度；另一方面，偶爾產生的較大干擾，會影響定位的穩定性，特別是在人員或機器人在室內移動的情況下，經常發生運動軌跡出現不合理的異常變動，引起系統誤報警的問題。

申請號為200410067531.9的發明專利公開了一種無線局域網終端設備室內定位方法，主要給出了無線局域網室內定位環境構造方法、無線局域網室內定位參數選擇方法、無線局域網室內定位終端定位方法，基于無線局域網實現室內局域范圍的定位，并未考慮室內復雜環境對無線定位信號的影響；

另外，申請號為201210269419.8的發明專利公開了一種基于路徑規則和預測的室內人員定位系統及方法，給出了基于路徑規則和預測，基于修正點匹配庫提高定位精度的方法，但該方法基于無線接收信號場強(RSSI)進行定位，需要預先對室內的RSSI分布進行觀測，形成修正點匹配庫，在室內設備布局發生調整、電磁干擾的條件下，RSSI分布會發生變化，使修正點匹配庫不能反映實際情況。

發明內容

為了解決室內無線定位的高精度、抗干擾等問題，需要從應用需求出發，本發明提出一種基于路徑匹配的室內無線定位方法，用于室內工作人員或機器人的精確定位，對移動路徑進行跟蹤和匹配，在人員或機器人誤入危險區域時發出告警，特別適合電力設備巡檢對定位準確性和抗干擾性的要求。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

本發明提供一種基于路徑匹配的室內無線定位方法，所述方法包括以下步驟：

步驟I：對移動路徑進行預定義；

步驟2：對移動路徑進行跟蹤；

步驟3：對移動路徑進行匹配；

步驟4：對系統誤差進行修正，獲得最終室內定位結果。

所述步驟1中，根據室內建筑格局、設備布置和工作要求，對無線定位終端的移動路徑進行預定義；有：

其中，R(x，y)表示無線定位終端的移動路徑，其由n條連續直線段組成，r_i表示第1至n條直線路徑；工作人員或機器人移動的起點為(x_ai，y_ai)，終點為(x_bi，y_bi)，起點和終點決定了無線定位終端的移動路徑；l_n表示移動路徑的最大偏差范圍；X，Y分別為進行定位的室內區域的橫向和縱向的最大定位范圍。

所述步驟1中，所述步驟2中，對無線定位終端采集的關于工作人員或機器人的定位信號進行處理，基于超寬帶無線獲得時間數據，通過TOA定位算法得到無線定位終端位置，即無線定位終端的位置為T(x，y)，在式(1)中預定義的移動路徑集合中查詢出當前應遵守的直線路徑r_i，以設定周期進行重復采樣，就得到在直線路徑r_i中無線定位終端的實際移動路徑r′_i，有：

r′_i＝T₁，T₂，…，T_j，…，T_m(2)

其中，T_j表示第j次采樣得到的無線定位終端的位置，m表示采樣次數。