[發(fā)明專利]一種大范圍復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境中精確定位的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110306834.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113163485B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭賢生;王澤楠;段林甫;秦爽;李林;萬(wàn)群;李會(huì)勇;殷光強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W64/00
• 分類號(hào): H04W64/00;H04W4/33;H04W56/00;G01S5/00
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

1.一種大范圍復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境中精確定位的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將定位基站按照規(guī)定的通信距離進(jìn)行布置，將室內(nèi)環(huán)境完全覆蓋，且保證該環(huán)境下任意位置能收到待定位標(biāo)簽信息的基站數(shù)量不少于4個(gè)，然后基于TPSN規(guī)劃實(shí)現(xiàn)基站的全局網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘的同步；實(shí)現(xiàn)基站的全局網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘的同步的具體方法為：

S11、將第i個(gè)基站的時(shí)鐘函數(shù)建模為：

C_i(t)＝θ_i+f_i·t

其中，參數(shù)θ_i和f_i分別稱為時(shí)鐘偏移和時(shí)鐘偏斜，t為參考時(shí)間；

S12、對(duì)于任意兩個(gè)基站A₁與A₂，假設(shè)A₁的計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率為A₂的計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率為在一個(gè)同步周期T內(nèi)，獨(dú)立測(cè)量基站A₁與A₂的計(jì)時(shí)時(shí)長(zhǎng)，分別為和得到時(shí)鐘頻率的比值

基站A₁在時(shí)刻發(fā)送同步幀，經(jīng)過(guò)時(shí)間后，基站A₂接收到同步幀消息，接收到的時(shí)刻為且作為每次同步后A₂基站計(jì)時(shí)起始時(shí)刻，基站A₁在時(shí)刻，基站A₂在時(shí)刻收到來(lái)自定位標(biāo)簽的定位幀消息，則以基站A₁時(shí)間為參考，表示如公式：

其中，和分別是第n次同步A₁和A₂的時(shí)間；是A₂第n次時(shí)鐘同步后至收到定位點(diǎn)的定位幀消息的時(shí)長(zhǎng)，且有

S13、將全局網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步基站分為主基站、中繼基站、從基站；主基站為提供全局時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的基站；中繼基站有兩個(gè)作用，一是接收上級(jí)基站的時(shí)鐘同步信息，二是向下一級(jí)基站發(fā)送時(shí)鐘同步信息；從基站是只接收上級(jí)基站時(shí)鐘同步信息的基站；全局域網(wǎng)絡(luò)中任意兩基站之間的時(shí)鐘同步方式如步驟S12所述，其中任意非時(shí)鐘參考基站的時(shí)鐘模型中時(shí)鐘偏斜都是相對(duì)該時(shí)鐘參考基站進(jìn)行測(cè)量，而時(shí)鐘偏移量是同步路徑上所有時(shí)鐘偏移的和；

S2、使用CHAN算法進(jìn)行定位，并對(duì)同步累積誤差進(jìn)行校正；對(duì)一個(gè)待定位標(biāo)簽進(jìn)行定位前，先對(duì)能收到該待定位標(biāo)簽信息的N個(gè)定位基站進(jìn)行時(shí)鐘誤差的校正，在所有接收到定位信息的基站中，各基站位置已提前知道，選擇接收定位信息最早的基站為定位參考基準(zhǔn)，通過(guò)定位參考基準(zhǔn)發(fā)送校正信息，其余N-1個(gè)參與定位的基站接收信息后，通過(guò)TDOA算法求解出定位參考基準(zhǔn)坐標(biāo)，然后與定位參考基準(zhǔn)的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)進(jìn)行差分，形成校正信息；

S3、在定位過(guò)程中，對(duì)待定位標(biāo)簽和定位參考基準(zhǔn)而言，假設(shè)每個(gè)基站的校正信息均相同，用校正信息校正定位點(diǎn)的偽定位坐標(biāo)，最終形成更精確的TDOA算法雙曲線方程；

S4、采用校正后的雙曲線方程，通過(guò)TDOA算法解算出更加精確的定位結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大范圍復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境中精確定位的方法，其特征在于，所述步驟S2的具體方法為：

S21、定位參考基準(zhǔn)發(fā)送校正信息，如果定位參考基準(zhǔn)的實(shí)際位置坐標(biāo)是(x₁,y₁)，得到定位參考基準(zhǔn)到第i個(gè)定位基站的真實(shí)距離：

其中，(x_i,y_i)是第i個(gè)定位基站的坐標(biāo)，且i＝2,3,…,N；

S22、假設(shè)通過(guò)TDOA算法得到了定位參考基準(zhǔn)的定位坐標(biāo)是則定位參考基準(zhǔn)與第i個(gè)定位基站之間的偽距：

S23、假設(shè)△d_i是第i個(gè)定位基站在定位過(guò)程中的時(shí)鐘同步誤差累積量的等效測(cè)距誤差，則校正信息為：

△d_i＝d_i-D_i,i＝2,3,…,N。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大范圍復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境中精確定位的方法，其特征在于，所述步驟S3的具體方法為：

S31、對(duì)于待定位標(biāo)簽(x,y)，與第i個(gè)定位基站的偽距表示為：

S32、對(duì)于待定位標(biāo)簽(x,y)，與第i個(gè)定位基站的修正后的真實(shí)距離表示為：

S33、以第2個(gè)基站為定位參考基站，用校正信息校正定位點(diǎn)的偽定位坐標(biāo)，最終形成更精確的TDOA算法雙曲線方程：