[發明專利]一種運動加無線的融合定位方法

在審

• 申請號: 201510982113.0
• 申請日: 2015-12-24
• 公開（公告）號: CN105491527A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 劉大為
• 申請（專利權）人: 西交利物浦大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W64/00;G01S19/47
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴;姜玲玲

技術領域

本發明屬于無線定位技術領域，具體涉及一種運動加無線的融合定位方法。

背景技術

現有技術中無線定位指的是通過無線網絡定位用戶位置，從早期的飛行器導航到如今的電子地圖、社交網絡、交通控制、環境監測等應用，無線定位技術正在被越來越廣泛的應用于社會生產生活的各個方面。

常用的無線定位系統包括衛星定位(如GPS)、基站定位(如3G定位)、無線局域網定位(如WiFi定位)和無線傳感器網絡定位。這些系統各有不同，但原理基本類似。它們都擁有一套完整的無線網絡架構，如衛星網絡、手機基站網絡、無線局域網和無線傳感器網等。網絡中的一些定位節點，如衛星、基站、接入點、和錨節點等位置都是確定的。這些定位節點能夠向用戶發送或接受來自用戶的無線電信號。通過測量信號，可以推算出用戶相對于定位節點的位置，既實現對用戶的定位。

在實際應用中，無線定位信號的常常會受到干擾，干擾可以來自于自然環境，如障礙物的阻擋；也可以來自惡意用戶，如惡意用戶發送的欺騙信號，這些干擾將影響到無線定位信號的測量，進而導致定位結果出現偏差，嚴重時甚至導致無法定位。

發明內容

本發明目的是：提供一種即不需要用戶的運動方向信息，也不需要對用戶運動的準確描述和測量的運動加無線的融合定位方法，將用戶在過去某一時刻的位置和運動距離作為先驗知識，融入到當前的無線定位中，幫助用戶在無線信號受到干擾的情況下實現高精度定位。

本發明的技術方案是：一種運動加無線的融合定位方法，具體方法如下：

步驟1)獲取無線定位信息，計算定位誤差，若定位誤差超出設定范圍，則分析定位誤差，鑒定誤差來源；

步驟2)將超出設定誤差范圍的定位節點剔除，保留其他剩余定位節點，通過用戶隨身攜帶的運動傳感器獲取用戶的運動信息，并融合剩余定位節點，計算用戶當前位置；

假設在t-1時刻，用戶的無線定位結果已知，且不存在誤差，那么在此后的t時刻，無線定位信息和運動信息的融合定位方法如下：

1)獲取用戶在t-1時刻位置；

2)以t-1時刻用戶為基礎，建立虛擬節點；

3)利用虛擬節點+剩余定位節點構建定位網絡；

4)基于虛擬節點的最小二乘位置計算方法如下：

假設用戶的位置為(x，y，z)，定位節點、虛擬節點的位置為X(x_i，y_i，z_i)_{i＝(1，2..n)}，定位節點到用戶的距離為r_{i(i=1,2,...n)，}假設改進后的最小二乘算法形式如下：

(x，y，z)＝(H^TH)^-1H^Tb

其中，

其中b為改進部分。

作為優選的技術方案，所述無線定位信息包括各定位節點的位置，以及無線定位信號的傳播特征，所述傳播特征包括定位信號的到達時間、到達時間差、到達角度。

作為優選的技術方案，所述鑒定誤差來源的具體方法如下：

把無線定位節點分組，對比不同組別的定位結果，發現偏差超過設定范圍的定位節點組。

作為優選的技術方案，所述鑒定誤差來源的具體方法如下：

對定位信號進行時間序列分析，發現存在時間不連貫性的定位節點信號。

作為優選的技術方案，所述運動傳感器選自車速表或計步器。

作為優選的技術方案，所述運動信息為運動速度或距離信息。

本發明的具體工作原理如下：與無線定位節點相比，虛擬節點到用戶的距離要小得多，前者通常是10⁷米數量級的，而后者通常是10¹米數量級，這種巨大的差別在，可能會造成非線性計算過程中的奇點，從而造成傳統的最小二乘算法失效，然后改進后的算法在遇到奇點時不是采用傳統的線性優化，而是選取了線性優化結果相垂直的估計作為最優估計，其垂直的特性確保了方程組的可解，從而確保了位置的可計算性。

本發明的優點是：

1.本發明運動加無線的融合定位方法即不需要用戶的運動方向信息，也不需要對用戶運動的準確描述和測量，同時將用戶在過去某一時刻的位置和運動距離作為先驗知識，融入到當前的無線定位中，幫助用戶在無線信號受到干擾的情況下實現高精度定位。

附圖說明

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述：