[發明專利]一種優化的室內定位方法

有效

• 申請號: 201711492108.7
• 申請日: 2017-12-30
• 公開（公告）號: CN108064020B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 楊勝齊;黃樟欽;申曉龍;吳寒;王術川
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/33;H04W4/80;H04W64/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明一種優化的室內定位方法，包含質心定位算法模塊、最優信標節點選取模塊、待定位區域劃分模塊模塊、連續定位模塊。本方法首先利用狄克勛異常檢測方法選擇周邊最優的信標節點，利用高斯濾波方法對信標進行濾波處理；然后利用質心定位法確定目標節點的初步所處區域，對該初步目標位置區域進行劃分，縮小目標節點所處區域，確定目標節點離散定位階段的最終位置；最后基于該最終位置利用粒子濾波算法估計目標節點的下一時刻所處的位置。

技術領域

本發明屬于無線通信和嵌入式系統技術領域，具體涉及一種基于低功耗藍牙的離散定位與連續定位相結合的定位優化方法。

背景技術

近年來，隨著物聯網關鍵技術的成熟以及智能導航技術的發展，使得基于位置的服務得到了廣泛關注。特別是在大型商場、博物館、地下停車場等室內場所，用戶常常需要知道自身的位置信息。用戶廣泛的需求極大地促進了無線傳感器網絡定位技術的發展。而室內定位技術則是無線傳感器網絡定位技術的一個重要組成部分和典型應用形式之一。

室內環境比較復雜，目前最成熟且最常用的GPS定位技術由于易受到建筑墻壁等障礙物的遮擋無法在室內進行高精度的定位操作。與此同時現有的室內定位算法中還存在很多不足，造成了基于藍牙RSSI的室內測距定位精度不是很高。

目前常用的質心定位算法和三邊定位算法，定位精度較差，實時性不高，而且不能對移動目標進行連續跟蹤定位，但實際情況下目標都不是靜止不動的，對移動的目標進行質心和三邊離散定位勢必造成定位精度不高誤差不穩定等問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明采用離散定位與連續定位相結合的辦法，與此同時對離散定位和連續定位的定位過程進行了優化。本方法首先利用狄克勛異常檢測方法選擇周邊最優的信標節點，利用高斯濾波方法對信標進行濾波處理；然后利用質心定位法確定目標節點的初步所處區域，對該初步目標位置區域進行劃分，縮小目標節點所處區域，確定目標節點離散定位階段的最終位置；最后基于該最終位置利用粒子濾波算法估計目標節點的下一時刻所處的位置。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種離散定位與連續定位相融合的辦法，包含優化的離散定位模塊和優化的連續定位模塊。優化的離散模塊負責定位目標節點的初步位置，連續模塊負責對目標節點下一時刻的位置進行實時預測。

優化的離散定位模塊主要包括三個子模塊：信標節點信號過濾模塊，最優信標節點選取模塊和待定位區域劃分模塊。

優化的連續定位模塊主要包括四個子模塊：目標位置初始化模塊，粒子狀態轉移模塊，粒子評價方法模塊和目標下個時刻位置預測模塊。

所述信標節點信號過濾模塊用以接收各低功耗藍牙設備的信號強度，對各低功耗藍牙設備的信號強度進行分析，找出各個信標節點的信號強度都受哪些外界環境因素的影響，最后利用高斯濾波模型進行過濾處理，消除干擾因素；

所述最優信標節點選取模塊，使用狄克勛異常檢測方法檢測各個信標節點的穩定性，對穩定性較差的信標節點進行剔除，消除不穩定的信標節點對定位進度所造成的影響，然后再結合各個信標節點與目標節點之間的距離因素選取最優信標節點，利用最優的信標節點參與定位過程；

所述待定位區域劃分模塊，使用質心定位法和三邊定位算法計算出目標節點的所處的大致區域，然后對目標節點所處區域進行劃分，判斷目標節點處于各個劃分后區域內的概率，最后對概率進行概率求和，進一步縮小待定位區域。

所述目標位置初始化模塊利用優化的離散定位模塊定位出的位置，然后在該初始位置附近進行高斯采樣，在離該初始位置附近進行大量的粒子采樣，在離該初始位置較遠的區域內進行少量的粒子采樣，最終完成目標節點連續定位階段初始化過程。