[發明專利]基于相位差歐氏距離測距的加權最小二乘室內定位方法

有效

• 申請號: 201611081340.7
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106767815B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 馬永濤;苗新龍;高政
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01S5/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明公開一種基于相位差歐氏距離測距的加權最小二乘室內定位算法，包括：布置定位RFID閱讀器和參考標簽；利用閱讀器接收到的相位差估計閱讀器與標簽之間的距離，把多徑效應、高斯白噪聲引起的測距誤差等效為高斯分布，參考標簽與各個閱讀器之間的估計距離與實際距離之間偏差的均值和方差構成高斯分布參量的位置參數和尺度參數；參考標簽與待定位標簽距離估計；以待定位標簽與閱讀器、參考標簽之間距離估計誤差的方差的倒數作為加權因子，運用加權最小二乘算法求解定位問題。本發明具有精度較高的特點。

技術領域

本發明涉及一種室內定位問題。

背景技術

定位技術為人們的生活帶來了極大的便利，近年來隨著物聯網的迅猛發展，人們對定位的需求越來越高，室內定位技術的應用也更加廣泛。基于衛星的定位技術和基于移動蜂窩網的定位技術受建筑物的影響很大，在學校、倉庫、商場等建筑物相對集中的場景中定位精度將會大大降低，無法滿足高精度的定位需求。

在室內定位中，電磁波在傳輸過程中遇到地面、天花板、墻壁、障礙物等會發生反射而產生多徑效應，多徑效應導致接收機接收到的信號的能量、相位、時間等信息發生改變，從而對定位結果產生嚴重的干擾。

在當前的定位技術中，主要有紅外線定位技術、超聲波室內定位技術、藍牙室內定位技術、WIFI室內定位技術、ZigBee室內定位技術、計算機視覺定位技術、超寬帶室內定位技術、UHFRFID室內定位技術等。其中，基于RFID的定位技術具有成本低、精度高、實時性強的優點，并且不需要預先建立指紋庫，后期維護的工作量比較小。

發明內容

本發明的目的在于提供一種維護工作量比較小，精度較高的室內定位算法。技術方案如下：

一種基于相位差歐氏距離測距的加權最小二乘室內定位算法，包括下列步驟：

1)布置定位場景：在所需定位的場景的不同位置布置至少三個RFID閱讀器，并鋪設參考標簽；

2)閱讀器與待定位標簽距離估計：利用閱讀器接收到的相位差估計閱讀器與標簽之間的距離，把多徑效應、高斯白噪聲引起的測距誤差等效為高斯分布，參考標簽與各個閱讀器之間的估計距離與實際距離之間偏差的均值和方差構成高斯分布參量的位置參數和尺度參數；

3)參考標簽與待定位標簽距離估計：構造標簽的相位差矩陣，對參考標簽之間的實際距離與相位差歐式距離進行擬合，求解出d_ij＝a·E_ij+b的待定系數a和b，其中，d_ij為第i個參考標簽與第j個參考標簽之間的實際距離，E_ij為第i個參考標簽與第j個參考標簽之間的相位差歐式距離；把多徑效應、相位差歐氏距離擬合以及高斯白噪聲引起的測距誤差等效為高斯分布，任意一個參考標簽與其他參考標簽之間通過線性擬合的估計距離與實際距離之間的偏差的均值和方差構成高斯分布參量的位置參數和尺度參數；

4)以待定位標簽與閱讀器、參考標簽之間距離估計誤差的方差的倒數作為加權因子，運用加權最小二乘算法求解定位問題。

本發明可以緩解室內定位中多徑效應和高斯白噪聲對定位結果的影響，不需要建立指紋庫，也不需要預先了解環境的具體情況，參考標簽與待定位標簽之間的距離估計利用相位差歐氏距離擬合，將多徑效應、高斯白噪聲、相位差歐氏距離擬合引起的距離估計誤差等效為高斯分布，然后運用加權最小二乘求解定位問題，提高定位的精度。

附圖說明

圖1示出了本發明定位場景示意圖。

圖2示出了閱讀器距離估計誤差曲線。

圖3示出了參考標簽距離估計誤差曲線。

圖4示出了定位性能對比圖。

具體實施方式