[發明專利]一種目標不攜帶設備的室內定位方法

有效

• 申請號: 202110690349.2
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113419214B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 丁數學;張康康;譚本英;李玉潔;李廣偉
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G01C21/20;G06F17/16
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 陸夢云

1.一種目標無攜帶設備的室內精確定位方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)獲取目標在室內不同位置對無線電波的遮擋作用的量化數據與目標所在位置的標簽數據，并對量化數據和標簽數據進行劃分，得到訓練樣本集和測試樣本集；其中，訓練樣本集包括目標在不同位置上的接收無線電數據和目標所在位置標簽；其中：包括如下步驟：

1)將室內定位場景劃分為相同大小的方形網格，每個網格表示目標可能存在的位置，并對應著唯一的數字標簽；

2)在一個監控區域周圍布置有均勻分布的L個無線電接收傳感器，位置固定，配置一個無線電發射傳感器，它有K個可變發射位置，一個發射傳感器和一個接收傳感器之間的無線通信稱為一組鏈路，整個實驗場景中一共有N＝K*L組鏈路；

3)目標存在于室內中的某個位置，無線電發射傳感器發送無線電信號，所有接收傳感器接收信號；發射傳感器移動所有可選位置并發射無線電信號，所有接收節點同時接收到達信號；然后，從每個鏈路的頻譜中提取信號強度作為有效信息，目標在每個位置上都會得到一個信息矩陣，維度大小為L行K列；同時保存目標在每個網格位置的數字標簽信息，可以用來對應一個真實的二維位置坐標；

4)對采集到的數據集合以5：1的比例劃分為訓練樣本集和測試樣本集；

(2)對所有位置上的量化數據進行處理，將每個位置上的數據都處理成一個列向量，將得到的所有列向量按照列拼接的方式構成一個字典；

(3)構建目標方程，同時考慮對測試信號的線性擬合誤差與正則化項，進行迭代求解得到最終的稀疏向量；其中，包括如下步驟：

1)首先構造目標方程，目標方程應該包含兩部分，即擬合誤差以及正則化項，目標方程為：

其中，y表示一個測試信號，W是字典矩陣，x是所求的稀疏向量，表示引入的非凸GMC正則化；α,λ都是正的參數；z是一個輔助向量；

2)由于目標個數總是遠遠小于網絡格點的總個數，因此采用稀疏編碼的方法來求解稀疏向量；

(4)對稀疏向量中的幾個極大值進行聯合分析計算，得到目標預測位置；其中，計算方法包括如下步驟：

1)首先在求出稀疏向量x＝{x_1,1,x_1,2,…,x_1,τ,x_2,1,...x_S,τ}后，x∈Rⁿ；將每一個稀疏向量的x系數進行求和即其中1≤p≤S，因此得到x^*＝{x₁,...,x_p,…x_S}，x^*為得到預測為不同標簽對應的權重向量，權重越大，預測為當前位置的概率越大，并將x^*中的元素按照降序排列；

2)提取權重向量中的幾個極大值，每個權重都對應一個不同的位置標簽，位置標簽可以和二維坐標一一對應；

3)將幾個權重進行歸一化，進行聯合計算即可得到預測的目標位置；所述的歸一化處理方式及預測目標位置方法是：

歸一化處理：首先將幾個極大值向量按照進行歸一化，其中,num為極大值的個數，即可得到歸一化的權重；

預測目標位置：通過下式來計算:其中，loc表示最終目標的位置，a_i表示位置i所對應的歸一化權重，Loc(i)表示位置i所對應的真實二維坐標。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(2)所述列向量的列拼接方法，包括如下步驟：

1)首先將目標在第一個位置上得到的信息矩陣轉化為一個列向量，維度大小為N，標簽信息為1；

2)在第一個位置上重復測量τ次，分別轉化為列向量后共得到τ個列向量，標簽信息為Lab₁＝{1,1,…,1}；

3)重復步驟1)和2)，直至收集完成目標在所有可選位置上的數據；分別將每個位置上的列向量依次進行列拼接構成最終字典，對字典的每個列進行二范數歸一化，同時將對應的標簽信息進行列拼接構成標注信息。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述步驟(2)中的步驟3)，列向量x的二范數歸一化的具體方式是：

其中

4.根據權利要求1所述的方法，其特征是：所述步驟(3)中的步驟2)，稀疏編碼的求解采用前后向分裂算法。