[發明專利]一種用于無線定位個人輻射劑量儀的定位坐標算法

在審

• 申請號: 201710376998.9
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN108931806A
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 劉立業;汪嶼;于偉躍;曹勤劍;趙日;趙原;肖運實;夏三強;衛曉峰;李華;金成赫;熊萬春;潘紅娟
• 申請（專利權）人: 中國輻射防護研究院
• 主分類號: G01T1/18
• 分類號: G01T1/18;G01S5/10;H04W64/00
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 任曉航;周敏毅

本發明屬于輻射監控技術領域，涉及一種用于無線定位個人輻射劑量儀的定位坐標算法。所述的定位坐標算法以卡爾曼濾波器為基礎，通過設置過程噪聲協方差Q_k和測量噪聲協方差R_k參數，準確的給出人員位置坐標的估計值。利用本發明的用于無線定位個人輻射劑量儀的定位坐標算法，可以實現在核電廠復雜的現場環境中，當無線定位個人輻射劑量儀獲取的原始測距結果存在較大誤差甚至無法從所有基站獲取測距結果時，仍然能夠通過該算法計算出較為準確的人員位置坐標，避免人員位置“漂移”的現象。

技術領域

本發明屬于輻射監控技術領域，涉及一種用于無線定位個人輻射劑量儀的定位坐標算法。

背景技術

室內無線定位個人輻射劑量儀定位功能的基礎是劑量儀依靠其無線定位模塊與定位基站之間的測距，監控計算機上安裝的監控軟件通過無線信號收發器獲取劑量儀與基站測距結果，由距離值計算出標簽坐標值并加以顯示。2D定位至少需要三個基站，理想情況如圖11中左圖所示：以三個基站為圓心，以標簽與基站的距離為半徑作三個圓，三個圓的交點即為所求劑量儀坐標。

實際定位情形中，由于測距誤差，三個圓通常不能確定唯一交點，只能確定一個相交區域，如圖11中右圖所示，相交區域為近似三角形的陰影區域。此外，考慮到當室內環境較復雜時，劑量儀無法與所有基站完成測距，這種情況下如果整個系統只有三個基站則無法完成定位。

因此，為了提高信號覆蓋和定位精度，通常使用四個基站來進行2D定位。對于這些情形，圖11所示簡單的三角測量法已不適用，需要特定的定位坐標計算方法即“定位算法”來完成坐標計算。

定位算法有很多種，例如圖11中右圖的相交區域，一種簡單的坐標計算方法為取三個圓兩兩相交的交點，以交點坐標的算數平均值，即圖11中右圖的相交區域的幾何中心作為所求坐標；最小二乘也是常用的一種定位算法，它首先假設一個坐標(x,y)，計算該坐標與四個基站的距離，設為(s₁,s₂,s₃,s₄)，而實際所測劑量儀與基站的距離分別為(r₁,r₂,r₃,r₄)，兩者之差((s₁-r₁),(s₂-r₂),(s₃-r₃),(s₄-r₄)),使得兩者之差平方和最小的(x,y)值即認為是所求劑量儀坐標。

無線定位個人輻射劑量儀的實際使用過程中，由于現場環境的復雜，無線定位劑量儀與基站之間的測距結果可能存在較大的誤差，因此上述直接由距離計算出的位置坐標的誤差同樣較大，在圖形界面監控軟件上顯示時人員位置會出現“漂移”的現象，這顯然是不符合人員運動的基本規律的。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于無線定位個人輻射劑量儀的定位坐標算法，以實現在核電廠復雜的現場環境中，當無線定位個人輻射劑量儀獲取的原始測距結果存在較大誤差甚至無法從所有基站獲取測距結果時，仍然能夠通過該算法計算出較為準確的人員位置坐標，避免人員位置“漂移”的現象。

為實現此目的，在基礎的實施方案中，本發明提供一種用于無線定位個人輻射劑量儀的定位坐標算法，所述的定位坐標算法以卡爾曼濾波器(Kalman Filter)為基礎，依據人員在任意時刻的位置、速度、加速度均連續且數值不會太大，通過設置過程噪聲協方差Q_k和測量噪聲協方差R_k參數，準確的給出人員位置坐標的估計值。

在一種優選的實施方案中，本發明提供一種用于無線定位個人輻射劑量儀的定位坐標算法，其中所述的卡爾曼濾波器由預測方程與校正方程實現。

在一種更加優選的實施方案中，本發明提供一種用于無線定位個人輻射劑量儀的定位坐標算法，其中所述的預測方程為：