[發明專利]一種面向離散接收功率的動態精度無線定位方法

有效

• 申請號: 202010399909.4
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111601263B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 趙榮陽;李小龍;楊俊豐;楊逸夫
• 申請（專利權）人: 北部灣大學;湖南工商大學
• 主分類號: H04W4/33
• 分類號: H04W4/33;H04W4/38;H04W64/00;G01S5/02
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張雪

1.一種面向離散接收功率的動態精度無線定位方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1、選取一個二維區域，將此區域劃分為若干個單元格，將弱感知芯片傳感器作為參考節點，構建靜態定位的指紋數據庫；

步驟2、依據指紋單元向量的差異程度，通過反復迭代分割與相鄰指紋比較，得到具有高差異度的指紋單元，進行動態調整、提高指紋單元的定位精度，重建指紋數據庫；

步驟3、根據歐式距離判斷目標節點的估計位置，計算前、后相鄰位置估計候選點間的概率值，建立運動路徑上節點位置的概率樹，并計算節點運動路徑上的累計概率，最終完成目標定位、確定節點的運動軌跡；

所述步驟1具體為：

步驟1.1、將一個R×R的二維區域，分割為初始邊長為d_e×d_e的m個網格單元，并以網格單元中心接收的參考點功率值表示指紋單元向量；隨機部署n個能夠真實反應位置的弱感知芯片傳感器，作為參考點，將第i個參考節點的真實位置記為：R_posi＝[x_posi,y_posi]，i∈(1,2……n)，弱感知芯片支持的L個可編程接收功率記為P_l，l∈(1，2......L)，每個所述可編程接收功率P_l相對應的接收距離為r_l，l∈(1，2……L)；當某一指紋單元超出任意弱感知芯片的最大接收距離時，功率檔位標記為P_L+1；

步驟1.2、以網格中心點的指紋向量代替整個指紋單元格，根據歐式距離公式，計算單元格與各個參考節點的距離，對照參考點芯片的功率檔位接收距離，獲得每一個單元格的指紋向量，所述指紋向量記為F_ki，k∈(1，2……，m)，i∈(1,2……n)，從而初始建立一個指紋數據庫；

所述步驟2具體為：

步驟2.1、引入一個標量δ作為單元指紋向量的評判指標，即：遍歷指紋數據庫；當任意網格的指紋向量F_ki與其物理相鄰網格的指紋向量F_ci差值的絕對值大于標量δ，則認定為F_ki是一個具有高差異度的指紋，進而對F_ki做二次分割，將其劃分為一個d×d的子指紋序列，其中，完成指紋庫遍歷和子指紋劃分后，重新構建一個含有不同單元格大小，即不同定位精度的新指紋庫；

步驟2.2、重復第3步，直到數據庫內不含有高差異度指紋單元為止，最終獲得一個具有動態定位精度的指紋庫。

2.根據權利要求1所述的面向離散接收功率的動態精度無線定位方法，其特征在于：步驟3具體為：

步驟3.1、通過測量得到目標節點在運動路徑上不同位置的指紋向量T_k，通過計算T_k與F_ki的歐式距離，尋找目標點在每一個位置上可能的估計位置，其中k∈G，G表示指紋庫的集合；

步驟3.2、假設目標節點以固定速度V沿運動軌跡移動，在時間間隔t內，目標點移動的距離d(vt)＝V×t；將路徑上每一位置的可能位置估計點，存儲在候選點鏈表CanL中；具體步驟如下：首先以當前位置j的某一候選點A為圓心，A∈CanL[j],d(vt)為半徑做圓，其面積記為：S_A，再以目標點路徑上，下一位置j+1的任意候選點(B,C,…,J…,M)為圓心，J∈CanL[j+1]，d(vt)為半徑做圓,其面積記為S_J,S_AJ表示S_A與S_J相交的面積；并計算目標點前、后位置圓的相交面積比值，得出其位置候選點A到J的概率P_AJ，所述P_AJ公式如下：

步驟3.3、從目標點軌跡的起點至終點，逐層遍歷由各位置候選點概率P_AJ構成樹，當概率P_AJη₁時，引入路徑增強因子E，當P_AJη₂時，引入減弱因子W，并通過計算路徑各位置候選點的最大累計概率，尋找具有動態定位誤差路徑的最優輸出，其中，E1，W1，η₁1，η₂1，且η₁η₂；

所述弱感知芯片的接收功率為P_l，l∈(1，2……L，L+1)；參考節點數目為n，并能夠獲取其實際位置；δ為判別指紋網格單元是否為高差異度指紋的標量；為二次分割后，新指紋網格邊長與被原高差異度指紋網格邊長的關系系數，用以在逐次迭代中，動態縮小新生成指紋網格邊長，提高新指紋網格的定位精度，V為目標點的運動速度，視為常量；t為時間間隔；CanL為存儲目標點軌跡上各待定位位置候選點的鏈表；P_AJ是時間間隔為t時，目標點以速度V，從某一位置候選點A，移動到下一相鄰位置候選點J的概率；η₁，η₂分別為判斷是否引入路徑增強因子、減弱因子的標量，E1,W1,η₁1,η₂1,且η₁η₂。