欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2021103061416
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种基于UWB三角定位与指纹信息的室内混合定位方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤1:固定基站节点位置并划分定位区域:对于区域中的任意一点,若它与三个以上的固定基站节点之间存在直接路径,即两点之间无任何遮挡,那么称该点为LOS点,所有LOS点构成的区域称为LOS区域;若该点仅与两个以下的固定基站节点之间存在直接路径,那么该点被称为NLOS点,所有NLOS点构成的区域称为NLOS区域;

步骤2:为定位区域设置参考点,采集人员携带UWB标签,在参考点采集UWB标签指纹数据,指纹数据包括UWB标签与基站的距离数据,UWB标签与基站间的CIR数据;

步骤3:建立指纹数据库,利用步骤2中采集的信息建立区域数据库与UWBCIR数据库,区域数据库中包含标签与各个基站间的距离信息、区域标签信息;UWB信道脉冲响应数据库包含了采集到的UWB信道脉冲响应信息与该点的坐标信息;

步骤4:采集定位标签的指纹数据;

使用指纹信息中的距离信息,采集到的距离向量为dis=(dis1,dis2,…,disn),计算这组距离向量与区域数据库中第i个dis向量的欧式距离:其中dism为距离向量dis中第m个距离分量,disim为区域数据库中第i个dis向量的第m个距离分量,DISi的值越小,说明两个向量越相近,标签所在位置与参考点位置最为匹配;

选取k个最匹配的参考点,根据区域数据库得到参考点的区域标签信息,出现概率最高的区域即为定位标签所在的区域;

步骤5:根据定位标签所在的区域标签得到其所在区域为LOS区域或是NLOS区域;

步骤6:若标签位于LOS区域,根据实时获取的距离信息对该点进行定位,否则进入步骤

7,各个次基站获取到与标签的距离信息后将数据发送到主基站上,主基站通过串口将数据发送到上位机中,上位机使用三角定位法计算得到定位标签的坐标信息;

步骤7:若标签位于NLOS区域,利用基站与定位标签之间的信道脉冲响应信息CIR′=(fp1,fr1,fp2,fr2,…,fpn,frn)进行定位,其中fpi(i=1,2,…n)为定位标签与第i个基站间的第一路径信号强度,fri(i=1,2,…n)为定位标签与第i个基站间的接收信号强度。

2.如权利要求1所述的基于UWB三角定位与指纹信息的室内混合定位方法,其特征在于,所述步骤2中,标签与第i个基站的距离使用双向飞行时间法测量得到:si=c*[(Tia‑Tia′)‑(Tib‑Tib′)]

其中c是光速,Tia为标签向基站i发出数据包的时刻,Tib′为基站i收到数据包的时刻,Tib为基站i返还数据包给标签的时刻,Tia′为标签收到基站i收到返还数据包的时刻;

UWB标签与基站间的CIR数据包括第一路径信号强度、接收信号强度、噪声标准差,第一路径信号强度使用公式: 计算,其中F1为第一路径振幅、F2为第二路径振幅、F3为第三路径振幅、N为前导累积计数值、fa为常数,由当前时钟频率决定;接收信号强度使用公式: 计算,其中C为CIR的功率值、N为前导累积计数值、fa为常数,由当前时钟频率决定。

3.如权利要求1或2所述的基于UWB三角定位与指纹信息的室内混合定位方法,其特征在于,所述步骤6中,三角定位法的方程组如下所示:其中d1、d2、d3分别是三个UWB基站使用双向飞行时间法测得的与定位标签的距离,x1、x2、x3分别为三个基站的横坐标,y1、y2、y3分别为三个基站的纵坐标,求解方程得到(x0,y0)即为定位标签的坐标。

4.如权利要求1或2所述的基于UWB三角定位与指纹信息的室内混合定位方法,其特征在于,所述步骤7中,对CIR′进行归一化处理其中fpmax,frmax分别为数据库中的最大第一路径信号强度与最大接收信号强度;

在步骤4中已经得到标签所属的区域信息,若标签位于区域z,计算这组CIR向量与CIR数据库中标记为区域z的向量的欧式距离:其中fpm、frm分别为信道脉冲响应向量CIR″中第m个第一路径信号强度分量与第m个接收信号强度分量,fpzim、frzim分别为CIR数据库中区域z里第i个CIR″向量的第m个第一路径信号强度分量与接收信号强度分量,DISzi的值越小,说明两个向量越相近,标签的实际位置也与参考点所在位置更为接近;

选取DISzi值最小的k个参考点来估计标签的实际位置,并对不同的参考点添加相应的权重值,标签的位置估计公式如下:其中Ps(xs,ys)是第s个参考点的二维坐标,k为选取的参考点数量,1≤s≤k,Ws为坐标权重值;

得到标签的位置估计:

其中,xi、yi分别为通过欧氏距离从小到大排序后,第i个参考点的横坐标以及纵坐标,wi为从小到大排序后的第i个参考点相对应的权重;

其中Wi为对应的权重,Di为响应的欧氏距离。