[發明專利]一種室內目標與散射體位置優化的迭代方法

在審

• 申請號: 201910959218.2
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN110658492A
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 田增山;王亞;李澤
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G01C21/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種室內目標與散射體位置優化的迭代方法。首先根據多徑信號傳播特性構造室內散射體和單AP的多徑信號傳播模型；其次，利用多徑信號參數差分Δtof與單AP、目標和各散射體間的位置關系構建目標位置關于各散射體的差分Δtof方程，將定位系統性能優化問題轉化為加權最小二乘的求解問題；最后，利用WLS算法進行迭代來求解差分Δtof方程以獲取散射體和目標的最終估計位置。本專利基于WLS算法提出了一種室內目標與散射體位置優化迭代方法，該方法解決了多徑環境下定位精度低的問題，可在降低設備部署開銷的同時增強定位系統的魯棒性。

技術領域

本發明涉及室內定位技術領域，具體涉及一種室內目標與散射體位置優化的迭代方法。

背景技術

在技術發展、需求變更、產業融合等因素的綜合演變下，伴隨著無線通信、物聯網、人工智能等多行業的碰撞，室外定位技術已經不能滿足人們對位置信息的需求。室內定位技術的發展逐漸呈現為多種定位技術融合、室內外定位技術一體化的發展趨勢。室內定位產業鏈由單線向網狀結構拓展和延伸，進而向定位精度更高的室內定位系統發展。目前，在室內定位領域的研究中，通常借助信號參數信息如接收信號強度(RSS,Received SignalStrength)，信號到達角(AOA,Angle of Arrival)，信號到達時間(ToF,Time of Flight)或者結合運動傳感器數據融合信息來進行位置估算。為了提高定位技術的精度，通常使用細粒度參數比如飛行時間和到達角等作為定位系統的信號參數。為了提高了基于AoA定位算法的估計精度，通常需要在測試環境中部署多個AP，這將會增加設備成本的投入，于是基于單AP的定位方法逐漸被人們應用于各類定位系統中。

在室內復雜的環境中，非視距傳播是影響WLAN定位精度的主要因素，目前對WLAN非視距的定位研究主要包括：非視距鑒別算法、基于散射體信息的非視距定位算法、增加不等式約束的非視距定位方法。其中基于散射體信道模型和基于散射體幾何位置關系的多徑信息為室內定位技術提供了新思路。在定位過程中，多徑信息往往被認為是干擾信息，因此研究人員通常采用一些技術來抑制這部分信息，同時通過部署相關定位設備以提高系統定位精度。信號在室內環境中借助各種散射體進行傳播時，多路徑信號中包含著豐富的可以反映室內環境變化的幾何信息，因此，可以結合散射體的這種傳播特性用來輔助定位目標以及散射體的位置。

針對現有室內定位技術已經難以滿足單AP定位系統許多性能要求的問題，本文提出了一種室內目標與散射體位置優化迭代方法。該方法一方面降低了定位算法中需要多個AP以及專用的多陣列天線設備的部署開銷，另一方面利用了室內環境中簡便易得的散射體位置信息來構建目標位置關于各散射體的差分Δtof方程，最后通過WLS算法求解方程來獲取目標及散射體位置信息。該方法解決了現有的定位系統需要部署大量AP且多徑環境中魯棒性較低的問題，具有較好的實效性。

發明內容

本發明的目的是提出一種室內目標與散射體位置優化的迭代方法，針對現有室內定位技術在基礎設施開銷和系統穩定性等方面的局限性，區別于以往抑制多徑信號的做法，其通過構建單AP多徑信號傳播模型并利用多徑幾何信息進行迭代來獲取目標和散射體的位置信息，該方法在降低了設備部署開銷的同時增強定位系統的魯棒性。

本發明所述的一種室內目標與散射體位置優化的迭代方法，包括以下步驟：

步驟一、在室內多徑環境下，根據信號傳播特性構造室內多徑信號傳播模型，該模型中部署m(m≥3，m為整數)個包含位置誤差的散射體，表示為第i個散射體記為(i≤m，i為整數)，其坐標記為單AP坐標記為s₁＝(x₁，y₁，z₁)，目標位置坐標記為u＝(x，y，z)。