[發明專利]一種高精度的自組織網絡式室內定位方法

有效

• 申請號: 201911069516.0
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN110933626B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 吳亮;李弈文;張在琛;黨建;劉鵬
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04W4/33
• 分類號: H04W4/33;H04W4/80;H04W64/00;H04B7/06;H04B7/08;H04W84/18
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 葉涓涓

1.一種高精度的自組織網絡式室內定位方法，其特征在于：

基于定位系統實現，所述定位系統包括多個可定位節點、單個中央基站和與中央基站連接的中央服務器，節點能夠處于基站模式或者目標模式；

所述定位方法包括如下步驟：

步驟1，為定位系統中的所有節點裝配用于收發WiFi信號的定位設備；

步驟2，任意兩節點相互定位時，分別處于基站模式與目標模式，目標模式節點向基站模式節點發送定位信號；具體包括：

對信道狀態信息矩陣進行維度變換；使用誤差調整算法處理信道狀態信息矩陣，消除采樣時間偏移對信道狀態信息矩陣的影響；使用遞歸投影多信號分類算法處理信道狀態信息矩陣，遞歸投影多信號分類算法在信號子空間中通過迭代機制來尋找譜峰，每個譜峰代一組發射角度、到達角度與相對飛行時間；將經過誤差調整算法處理后的信道狀態信息矩陣帶入遞歸投影多信號分類算法中即可求解出信號的發射角度、到達角度與相對飛行時間；

所述誤差調整算法具體包括如下步驟：提取信道處理信息矩陣的展開相位響應；使用單目標優化算法求解展開相位響應中采樣時間偏移的最優線性擬合項；使用最優線性擬合項補償信道處理信息矩陣中的采樣時間偏移；

步驟3，基站模式節點提取接收信號的信道狀態信息矩陣，使用陣列信號處理算法計算接收信號的發射角度、到達角度以及飛行時間；

步驟4，基站模式節點根據步驟3得到的信息，使用發射角到達角聯合定位算法計算目標模式節點相對于基站模式節點的位置；

步驟5，基站模式節點將步驟4得到的位置發送給目標模式節點，目標模式節點即可根據目標模式節點相對于基站模式節點的位置推導出基站模式節點相對于目標模式節點的位置。

2.根據權利要求1所述的高精度的自組織網絡式室內定位方法，其特征在于，所述最優線性擬合項為：

所述使用最優線性擬合項補償信道處理信息矩陣中的采樣時間偏移，是在每個CSI值的展開相位響應中減去上述最優線性擬合項如下：

ψ(m,n,k)表示第m根接收天線、第n根發送天線和第k個子載波上的CSI值的展開相位響應，-2πf_δ(k-1)τ_s為任意發射天線、任意接收天線和第k個子載波對應的CSI值造成的相位偏移，τ_s為采樣時間偏移。

3.根據權利要求1所述的高精度的自組織網絡式室內定位方法，其特征在于，所述步驟4中發射角到達角聯合定位算法的步驟具體包括：以基站模式節點為原點建立二維坐標系；將陣列信號處理算法中得到的相對飛行時間轉換為路徑距離差；根據發射角度、到達角度和路徑距離差，確定目標模式節點與多徑反射體的坐標的約束條件；將約束條件的求解轉化為非線性優化問題，在目標區域搜索優化問題的最優解。

4.根據權利要求3所述的高精度的自組織網絡式室內定位方法，其特征在于，所述約束條件為：

A:

B:

C:

其中

D:b+c-a＝RTOF×C,

其中a＝||x₁,y₁||₂,b＝||x₂,y₂||₂,c＝||(x₁-x₂),(y₁-y₂)||₂，

所述最優解通過下式求得：

(x₁,y₁)為目標節點的坐標，(x₂,y₂)為反射體的坐標，α為以基站節點朝向為基準的目標節點的朝向，信號的發射角度和到達角度θ在0到2π之間變化，θ₁分別為直達徑信號的發射角和到達角，θ₂分別為多徑反射信號的發射角和到達角，RTOF為相對飛行時間。