[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

本發明公開一種面向離散接收功率的動態精度無線定位方法，包括如下步驟：步驟1、構建靜態定位的指紋數據庫：步驟2、依據指紋單元的相近程度，通過迭代反復分割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。本發明基于低功耗、低成本、弱感知芯片傳感器，能夠在不依賴傳感器節點部署的環境下，動態提高室內定位系統的定位精度，實現目標節點定位，并獲得節點的最優運動軌跡。

技術領域

本發明涉及移動通信領域，特別是涉及一種面向離散接收功率的動態精度無線定位方法。

背景技術

近十年，基于位置服務(LBS)的社會價值和商業價值引起了人們的高度關注。如：商場的產品推送、家庭安防、病患的護理與健康追蹤等方面的應用日益成熟。雖然，全球定位系統(GPS)、北斗衛星導航系統能夠提供較高的戶外定位精度，但在相對封閉的室內環境下定位精度極度下降，很難滿足一般應用的需求。因此，催生出新的研究領域----室內定位。紅外、超聲波(US)、射頻(RF)、調頻、地磁場、超寬帶、WiFi等無線通信技術，被大量的應用到室內定位應用系統中。其中，基于目標點與已知錨點之間位置距離關系的測距技術是在室內定位系統中應用最廣泛的技術之一。傳輸信號的功率、時間和角度等傳統物理，常常作為室內位置測量方法中計算的對象，并提出了諸如：基于信號到達時間(TOA)、到達角(AOA)、到達時間差(TDOA)的多種方法。

基于指紋標簽的定位技術，是另一種被廣泛應用在室內定位系統中的技術。特別是商用WiFi設備和基礎設施的普及程度越來越高，基于WiFi信號的指紋定位技術，深受研究人員的關注。指紋定位技術，通常包括離線階段和在線階段兩個部分。離線階段，根據系統中接收信號的強度(RSSI),通過大量的統計信息構建指紋標簽的指紋庫。在線階段，獲取的當前待定位目標的RSSI值，并在已建立指紋庫中尋找與其相匹配的指紋標簽，進而達到獲得位置信息的目的。當離線階段的指紋庫構建精度越高、越準確時，在線階段獲得的定位效果越好。當然，高精度的指紋庫構建，伴隨的是較高的人力成本與時間成本。

但是，目前的室內定位系統，無論是基于何種技術實施的，幾乎都面臨著傳感器節點的對能耗問題。節點的高能耗，逐漸成為限制室內定位系統應用的主要問題之一。因此，追求低功耗、低成本的室內無線定位系統，尋求其相應的解決方案在理論方法研究與現實應用方面都，有著極為重要的意義。

低成本、低功耗、弱感知型芯片的出現，如：Nordic Semiconductor公司的nRF24系列芯片，為解決室內無線定位系統的高成本、高能耗問題，提供了新的途徑。但是，由于低功耗芯片的弱感知特性，芯片只能提供幾個與接收距離相關的離散功率輸出，而不是服從均勻分布、正態分布等的連續信號，所以接收端無法測量收到信號的強度。因此，基于此類傳感器芯片的室內無線定位系統，在滿足系統低功耗、低成本的同時，也對系統的定位效果提出了新的挑戰。目前急需一種提高定位精度的方法來解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種面向離散接收功率的動態精度無線定位方法，以解決上述現有技術存在的問題，降低成本的同時提高定位精準度。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：一種面向離散接收功率的動態精度無線定位方法，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、依據指紋單元與其相鄰指紋向量的差異程度，通過迭代、反復分割得到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。