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一种基于无线网络室内物品精准定位算法制造技术

技术编号:16590157 阅读:70 留言:0更新日期:2017-11-18 18:35
本发明专利技术涉及无线网络、定位技术及概率论方面的技术,针对仓储、地下停车位等需要精准定位的应用背景,在传统的质心定位算法基础上,结合了噪声与概率更新权值的概念,提出了一种去噪并概率更新权值的网格质心法无线网络目标定位算法。该方法主要解决多基站多障碍带来的非视距环境下存在的非视距误差定位问题,这种误差是一种无线信道环境不理想时,信号在传输过程中无法直达目的地,会发生折射与反射,它会对定位跟踪造成额外误差,是一种不利于定位跟踪的负面制约因素,因此需要研究非视距误差的造成因素以及分布规律,找出合适的方法对其尽可能抑制,以减小其对定位跟踪精度造成的影响。

An accurate indoor object location algorithm based on wireless network

The invention relates to a wireless network positioning technology, and the probability of the technology, the application background for warehousing, underground parking spaces need precise positioning, based on the traditional centroid localization algorithm, combined with the concept of noise and update the probability weights, proposes a wireless network grid centroid localization algorithm denoising and probability update the weights. The method mainly solves the problem of NLOS error brought many obstacles of the base station location under the NLOS environment exists, this error is a kind of wireless channel is not ideal, the signal can not be directly to the destination in the transmission process will occur refraction and reflection, it will cause additional error of positioning and tracking, is harmful to the negative factors restricting the positioning and tracking, so it is necessary to study the NLOS error caused by factors and distribution, to find out a suitable method for its inhibition may do, in order to reduce its impact on the tracking precision positioning.

【技术实现步骤摘要】
一种基于无线网络室内物品精准定位算法
本专利技术针对仓储、地下停车位等需要精准定位的应用背景下,涉及无线传感器网络、定位技术及概率论方面的技术,在传统的质心定位算法基础上,结合了噪声与概率更新权值的概念,提出了一种去噪并概率更新权值的网格质心法无线网络目标定位算法。
技术介绍
当今研究提出了很多关于无线传感器网络目标定位的相关算法以及实验方案。在基于网络连通性的基础上,最典型的就是传统意义上的质心定位算法,该算法容易实现。此外在这个基础之上,出现了加权的质心定位算法。在实时性和计算复杂度很高的情况下,对于很多人也提出的粒子滤波算法,就不适用在实时性很强的无线传感器网络目标定位。普通的多重网格定位算法对于单个的目标定位进行了研究,此算法的原理很简单,比较容易实现,并且计算的复杂度也可以调节,其定位精度好于质心定位算法,然而定位误差却很大。在RSSI定位法中,结合了权值,定位的精度提高了很多,很有现实应用价值。目前的无线网络定位有着很普遍的应用,常使用的定位方法是三角质心算法,但是应用此算法的条件是场地空旷且定位精准。但是一般需要定位的地方环境通常较为复杂,定位可能出现误差。为了解决此问题,本专利技术提出了去除噪声并进行概率加权的质心算法,在一定程度上可以使定位更为精准。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种改进的目标定位算法,定位精度高,实时性好,并且计算复杂度低。为达此目的,本专利技术采用以下方法:(1)假设采用无线网络定位,且有三个基站,基站与标签进行通信后就可以测出实时距离。(2)通过步骤(1)的测试可以得到一个三角形,这就是传统的三角形质心算法。但是这时候测出得到的三个点是在有噪声的。本专利技术假设基站与标签间的通信噪声服从高斯分布(根据具体环境可以选择恰当的分布),通过计算大致得出差角θ,以基站为原点沿着角度θ与得到的三角形相交并画圆得出相交区域。可将定位范围缩小,剔除无效网格。(3)最后通过概率加权的方法进一步提高定位的精确性,利用修改过的算法,可以得到目标最终的位置坐标,它当作最终的目标定位坐标。前面提到把每个时刻所有剩余有效网格的质心作为参考点。假设基站坐标分别是(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)。如果每个时刻的参考点(xc,yc),按照这样选择,会使得平均误差很小。式中的di是有效基站i到参考点C之间的距离。可以通过对这些权值进行修正来提高目标的定位精度。本专利技术就是将去噪、修正权值的思想,加入到普通的网格质心定位算法中,再经过相应地变形与改进后,就可得出下面目标定位的计算公式:通过上式,我们可以发现在经过权值修正之后,这样会使得一些远离目标实际位置的小网格的权值会变得很小,这样就会体现出了这些网格的非主导性;而距离目标实际位置近的小网格,权值不会变小,在实际定位中的主导地位才更加不会被那些距离远的网格所淹没,这样才更加符合实际。因此先根据式(1)求出这些网格的权值,再将它们中心坐标结合起来。按照式(2),初步计算出目标定位位置坐标(x,y),之后通过下面概率去躁加权方法式(3-7),可以计算更加精准的目标位置来。由于多基站多障碍带来的非视距环境下存在的非视距误差(Non-Line-of-Sight,NLOS),它是一种无线信道环境不理想时,信号在传输过程中无法直达目的地,会发生折射与反射,它会对定位跟踪造成额外误差,是一种不利于定位跟踪的负面制约因素,因此需要研究非视距误差的造成因素以及分布规律,找出合适的方法对其尽可能抑制,以减小其对定位跟踪精度造成的影响。假设散射体数目为Nm,均匀分布在以目标MS为圆心,以Rd为半径的实心圆盘内部。由于散射体阻隔直达信号,基站BSi接收到的信号为多条经过散射体折射、反射后到达的多径信号,即多径到达时间TOA,假设每个基站接收的多径数目为Nm,用lij表示其中第i个基站的第j条路径的NLOSTOA。设移动目标MS的坐标为xms=[xmsyms]T,基站BSi的坐标为xi=[xiyi]T,BSi到MS的实际距离Ri:NLOS误差可表示为ηij=lij-Ri。类似蜂窝通信的圆盘散射体模型(DiskofScatterersModel,DOS)中,假设散射体xs=[vw]T在圆盘内部满足均匀分布,概率密度函数为:式(2)通过变换可得NLOS情况下信号到达时间TOA和到达角度AOA测量的联合概率密度函数pDOS(lij,φ),再对AOA积分,可以得到BSi多径NLOSTOA测量值的概率密度函数:其中:模型需要满足约束条件:Ri<lij≤Ri+2Rd(7)概率密度函数不对称时,多径NLOSTOA测量值lij趋于Ri的概率较大,可以用于改进定位精度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术涉及无线网络、定位技术及概率论方面的技术,针对仓储、地下停车位等需要精准定位的应用背景,其特征在于:在传统的质心定位算法基础上,结合了噪声与概率更新权值的概念,提出了一种去噪并概率更新权值的网格质心法无线网络目标定位算法。

【技术特征摘要】
1.本发明涉及无线网络、定位技术及概率论方面的技术,针对仓储、地下停车位等需要精准定位的应用背景,其特征在于:在传统的质心定位算法基础上,结合了噪声与概率更新权值的概念,提出了一种去噪并概率更新权值的网格质心法无线网络目标定位算法。2.本发明在权利要求1的基础上针对多...

【专利技术属性】
技术研发人员:彭力范秋郑年年徐志伟金良明冯少朋
申请(专利权)人:江南大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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