[發明專利]一種高精度室內無線定位方法

有效

• 申請號: 201910422092.5
• 申請日: 2019-05-21
• 公開（公告）號: CN110278525B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 袁正道;李慧慧;史梁;蔡豪;王友順
• 申請（專利權）人: 袁正道
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/33;H04W64/00;G01S5/14
• 代理公司: 鄭州萬創知識產權代理有限公司 41135
• 代理人: 薛雁超

本發明公開了一種高精度室內無線定位方法，包括以下步驟：A：在t時刻獲得的所有N個錨節點到被測節點的距離及錨節點的坐標；B：通過卡爾曼濾波挖掘相鄰時刻的空間相關性，定義在t時刻在x、y、z三個坐標上的卡爾曼狀態方程系數，并將所有時刻的上述向量和矩陣歸納為指定集合形式；C：利用全概率公式和卡爾曼狀態方程，對全局概率分布進行因子分解；D：利用步驟C中得到的因子分解進行建模，將因子圖模型分為晶格網絡部分、卡爾曼網絡部分和卡爾曼參數估計部分；E:通過消息傳遞算法對晶格網絡部分、卡爾曼網絡部分和卡爾曼參數估計部分進行消息計算。本發明能夠克高效準確的獲得室內待測節點的高精度位置信息。

技術領域

本發明涉及定位測量領域，尤其涉及一種高精度室內無線定位方法。

背景技術

隨著無線通信和移動網絡的發展，人們對定位的需求日益增加，但是由于信號遮擋等因素的存在，使得如北斗、GPS等通用的定位技術在室內環境下難以得到部署。

現有針對室內的無線定位技術主要有超寬帶(UWB)、WiFi和Beacon定位技術等，每種技術均有特定的適用場景。上述技術的基本思路是通過計算“錨節點”(已知布置坐標的定位節點)的信號到達時間或接收功率，獲得被測節點和錨節點的距離，然后通過三角定位法、質心算法或最小二乘估計算法確定被測節點的位置信息。

其中，三點定位法是利用不在同一條直線上的三個錨節點到未知節點的距離，通過解方程得到未知節點的坐標。質心算法是選出距離被測節點較近的多個錨節點，將其坐標依據到被測節點的距離進行加權平均。最小二乘估計算法則是將被測節點到多個錨節點的距離聚合成向量，將對應的錨節點坐標聚合成矩陣，通過求矩陣的偽逆得到待測節點的坐標估計。但是，上述三種方法均存在缺陷：

1、三點定位算法需要解方程組，但由于測量誤差的存在，經常無法得到唯一解，需要進行近似，影響定位精度。

2、質心算法在錨節點數量很少的情況下定位精度較差。

3、最小二乘估計需要計算矩陣的偽逆，運算復雜度高，并且在矩陣不滿秩的情況下無法求解。

4、在實際環境中待測物體具有通常處于連續的移動狀態，此時刻的坐標通常與前一時刻的位置信息存在較大的相關性，而上述三種方法均未有效利用此相關性。

發明內容

本發明的目的是提供一種高精度室內無線定位方法，能夠克服上述三種室內無線定位方法中的弊端，高效準確的獲得室內待測節點的高精度位置信息。

本發明采用下述技術方案：

一種高精度室內無線定位方法，依次包括以下步驟：

A：設在t時刻被測節點可利用的錨節點個數為N，N≥3，根據每個錨節點的序列號得到對應的錨節點的坐標(x_n,y_n,z_n)，并隨機將N個錨節點編號為[1:N]；根據到達時間或接收功率得到被測節點在t時刻到第n個錨節點的距離1≤n≤N；

B：設t時刻被測節點的真實坐標為(x^(t),y^(t),z^(t))，并定義為向量形式α^(t)；

(x^(t) y^(t) z^(t))^T@α^(t) (1)；