[發(fā)明專利]一種目標不攜帶設(shè)備的室內(nèi)定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110690349.2
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113419214B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁數(shù)學(xué);張康康;譚本英;李玉潔;李廣偉
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 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(wù)所有限責任公司 45112
• 代理人: 陸夢云

1.一種目標無攜帶設(shè)備的室內(nèi)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(nèi)不同位置對無線電波的遮擋作用的量化數(shù)據(jù)與目標所在位置的標簽數(shù)據(jù)，并對量化數(shù)據(jù)和標簽數(shù)據(jù)進行劃分，得到訓(xùn)練樣本集和測試樣本集；其中，訓(xùn)練樣本集包括目標在不同位置上的接收無線電數(shù)據(jù)和目標所在位置標簽；其中：包括如下步驟：

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

2)在一個監(jiān)控區(qū)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(fā)射傳感器，它有K個可變發(fā)射位置，一個發(fā)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(nèi)中的某個位置，無線電發(fā)射傳感器發(fā)送無線電信號，所有接收傳感器接收信號；發(fā)射傳感器移動所有可選位置并發(fā)射無線電信號，所有接收節(jié)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(wǎng)格位置的數(shù)字標簽信息，可以用來對應(yīng)一個真實的二維位置坐標；

4)對采集到的數(shù)據(jù)集合以5：1的比例劃分為訓(xùn)練樣本集和測試樣本集；

(2)對所有位置上的量化數(shù)據(jù)進行處理，將每個位置上的數(shù)據(jù)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(gòu)成一個字典；

(3)構(gòu)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(gòu)造目標方程，目標方程應(yīng)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(shù)；z是一個輔助向量；

2)由于目標個數(shù)總是遠遠小于網(wǎng)絡(luò)格點的總個數(shù)，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(lián)合分析計算，得到目標預(yù)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(shù)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(yù)測為不同標簽對應(yīng)的權(quán)重向量，權(quán)重越大，預(yù)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(quán)重向量中的幾個極大值，每個權(quán)重都對應(yīng)一個不同的位置標簽，位置標簽可以和二維坐標一一對應(yīng)；

3)將幾個權(quán)重進行歸一化，進行聯(lián)合計算即可得到預(yù)測的目標位置；所述的歸一化處理方式及預(yù)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(shù)，即可得到歸一化的權(quán)重；

預(yù)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(yīng)的歸一化權(quán)重，Loc(i)表示位置i所對應(yīng)的真實二維坐標。

2.根據(jù)權(quán)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(zhuǎn)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(fù)測量τ次，分別轉(zhuǎn)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(fù)步驟1)和2)，直至收集完成目標在所有可選位置上的數(shù)據(jù)；分別將每個位置上的列向量依次進行列拼接構(gòu)成最終字典，對字典的每個列進行二范數(shù)歸一化，同時將對應(yīng)的標簽信息進行列拼接構(gòu)成標注信息。

3.根據(jù)權(quán)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(shù)歸一化的具體方式是：

其中

4.根據(jù)權(quán)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。