基于RSS的超宽带混合维定位方法及定位系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于RSS的超宽带混合维定位方法及定位系统，所述定位方法包括步骤1，构建地图数据，布设一维定位基站以形成一维定位区域，布设二维定位基站以形成二维定位区域，并在所述一维定位区域和所述二维定位区域交界处进行信号穿墙损耗测量；步骤2，判断定位标签所在定位区域；步骤3，根据定位标签所在定位区域选择对应的定位算法进行计算，获得定位标签的精准定位坐标；所述定位系统包括地图数据构建单元、状态分析单元、RSS分析单元、超宽带定位硬件单元、中心服务器单元和输出显示单元；所述定位系统及定位方法有效的解决了复杂环境下超宽带定位在一维和二维定位之间的自动切换问题，极大提高了定位精度。

【技术实现步骤摘要】
基于RSS的超宽带混合维定位方法及定位系统
本专利技术涉及无线通信网络定位
，具体的说，涉及了一种基于RSS的超宽带混合维定位方法及定位系统。
技术介绍
随着人们对位置服务的需求都在不断提升，，都开始需要一些高精准的定位技术和方法。室外技术已经可以做到厘米级，但在室内部分，像传统的伪卫星、蓝牙、wifi等技术已无法满足现实人们的日常定位精度需求。近年来出现的超宽带定位技术虽然很好的实现了高精度的定位与导航，但在混合维定位方面却表现出反应迟缓、误差较大，且不能自动切换定位模式，这导致系统定位偏差较大或无法定位等现象，严重影响了我国区域内高精准位置服务应用推广和复杂环境下定位方式的使用。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，从而提供了一种基于RSS的超宽带混合维定位方法及定位系统，有效的解决了复杂环境下超宽带定位在一维和二维定位之间的自动切换问题，避免了现有的超宽带定位中出现的一、二维无法自主切换，致使定位精度偏差过大或无法定位等问题。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于RSS的超宽带混合维定位方法，包括以下步骤：步骤1，构建地图数据，布设一维定位基站以形成一维定位区域，布设二维定位基站以形成二维定位区域，并在所述一维定位区域和所述二维定位区域交界处进行信号穿墙损耗测量；步骤2，判断定位标签所在定位区域；步骤3，根据定位标签所在定位区域选择对应的定位算法进行计算，获得定位标签的精准定位坐标。基于上述，所述步骤1中，一维定位基站的布设区域不包括二维定位区域边缘。基于上述，所述步骤2中，判断定位标签所在定位区域的具体步骤为：步骤2.1，计算同一个定位标签在预设时间内的多组定位坐标数据；步骤2.2，分析多组定位坐标数据获得定位标签的初始定位区域、运动趋势和位置趋势，并判断定位标签的定位状态为单一定位状态还是边缘定位状态，若为单一定位状态，则直接执行步骤2.4；若为边缘定位状态，则继续执行步骤2.3；步骤2.3，根据多个定位基站接收的超宽带信号的RSS值判断定位标签的定位区域是否发生变化，若发生变化，则进一步判断定位标签的定位区域变化趋势；若未发生变化，则直接执行步骤2.4。步骤2.4，选取定位标签的初始定位区域作为定位标签的定位区域；步骤2.5，选取定位标签的当前定位区域作为定位标签的定位区域。基于上述，所述单一定位状态为定位标签位于一维定位区域内且离二维定位区域较远或者定位标签位于二维定位区域内且离一维定位区域较远；所述边缘定位状态为定位标签位于一维定位区域或二维定位区域边缘或者有向另一定位区域移动的趋势。基于上述，所述步骤2.3的具体步骤为：步骤2.3.1，建立超宽带信号RSS测量模型；步骤2.3.2，根据所述RSS测量模型计算各时刻定位基站接收到的定位标签发射的超宽带信号的信号强度RSS；步骤2.3.3，计算所述定位基站相邻时间点接收到的超宽带信号RSS差值的绝对值，并与步骤1获得的穿墙损耗进行比较，判断定位标签的定位区域是否发生改变；步骤2.3.4，将所述定位基站相邻时间点接收到的超宽带信号强度进行比较，判断定位标签的定位区域的变化趋势基于上述，所述步骤3中的定位算法包括一维定位算法和二维定位算法，所述一维定位算法对应一维定位区域，所述二维定位算法对应二维定位区域。基于上述，所述一维定位算法具体步骤为：判断另一维坐标是否为固定值或沿某一直线等比例变化，若是，则以两个定位基站间的直线作为x轴建立直线方程进行求解，求解完成后再进行坐标旋转或平移来求得实际坐标值，最后再配合另一维的坐标就可以实现定位标签的坐标计算。基于上述，所述二维定位算法具体步骤为：获取定位标签ID、定位基站ID、TDOA距差测量值以及与定位基站ID相对应的定位基站位置坐标；判断TDOA距差测量值数目是否大于等于4，若是，则进一步根据定位基站位置坐标判断定位基站是否在同一条直线上，若不在同一条直线上，则将同一定位标签在两次信号发射时间间隔内的超宽带信号强度进行排序，选出排序前四个构建以定位标签坐标数据为参数的双曲线方程组；采用两步最大似然估计的方法求解双曲线方程，获得的最优解即为定位标签的最优定位坐标。本专利技术还提供一种基于RSS的超宽带混合维定位系统，包括依次连接的地图数据构建单元、状态分析单元、RSS分析单元、超宽带定位硬件单元、中心服务器单元和输出显示单元，所述地图数据构建单元，通过加载区域内的电子地图以及利用二维建模，构建区域内一维地图场景和二维地图场景；所述超宽带定位硬件单元，包括定位基站和定位标签，定位标签用于向所述定位基站发送超宽带信号，所述定位基站接收所述超宽带信号并记录下所述超宽带信号的时间戳信息、状态数据送入所述中心服务器单元；所述状态分析判断单元，用于计算同一个定位标签在预设时间内的多组定位坐标数据，分析多组定位坐标数据获得定位标签的初始定位区域、运动趋势和位置趋势，并判断定位标签的定位状态为单一定位状态还是边缘定位状态；所述RSS分析判断单元，用于在定位标签处于边缘定位状态时，根据所述超宽带信号的RSS测量模型计算所述超宽带信号的RSS值，并与预设穿墙损耗进行比较，以判断定位标签的定位区域是否发生变化；所述中心服务器单元，根据所述状态分析判断单元和/或所述RSS分析判断单元的判断结果调用一维定位计算算法或者二维定位计算算法进行坐标计算，并将计算出的坐标数据平滑处理后送入所述输出显示单元进行显示。基于上述，还包括系统联动单元以及日常管理单元，所述系统联动单元用于与外界设备进行联动通信，所述日常管理单元用于进行设备管理。本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本专利技术采用基于测距的超宽带TDOA定位方式，结合多个定位基站接收到的定位标签发射的超宽带信号RSS联合判断，实现一、二维定位模式自主切换，并结合TDOA方式的一维定位算法和二位定位算法计算出定位标签的精准坐标，解决了目前区域内复杂区域内尤其是狭长地带和开阔地带相交互的定位模式混乱的诸多问题，使定位模式的切换具有智能化，为多定位模式混合定位的智能切换给出了可行性方案，并全面开启了多模式定位复杂环境下的高精准定位。附图说明图1是基于RSS的超宽带混合维定位方法的流程图。图2是本专利技术一二维定位区域定位基站布设示意图。图3是本专利技术一维定位计算模型图。具体实施方式下面通过具体实施方式，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。如图1所示，本专利技术提供一种基于RSS的超宽带混合维定位方法，包括以下步骤：步骤1，构建地图数据，布设一维定位基站以形成一维定位区域，布设二维定位基站以形成二维定位区域，并在所述一维定位区域和所述二维定位区域交界处进行信号穿墙损耗测量；其中，如图2所示，一维定位基站的布设区域不包括二维定位区域边缘，采用的穿墙损耗测量方位为垂直测量；步骤2，判断定位标签所在定位区域；步骤2.1，计算同一个定位标签在预设时间内的多组定位坐标数据；步骤2.2，分析多组定位坐标数据获得定位标签的初始定位区域、运动趋势和位置趋势，并判断定位标签的定位状态为单一定位状态还是边缘定位状态，若为单一定位状态，则直接执行步骤2.4；若为边缘定位状态，则继续执行步骤2.3；具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于RSS的超宽带混合维定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，构建地图数据，布设一维定位基站以形成一维定位区域，布设二维定位基站以形成二维定位区域，并在所述一维定位区域和所述二维定位区域交界处进行信号穿墙损耗测量；步骤2，判断定位标签所在定位区域；步骤3，根据定位标签所在定位区域选择对应的定位算法进行计算，获得定位标签的精准定位坐标。

【技术特征摘要】
1.一种基于RSS的超宽带混合维定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，构建地图数据，布设一维定位基站以形成一维定位区域，布设二维定位基站以形成二维定位区域，并在所述一维定位区域和所述二维定位区域交界处进行信号穿墙损耗测量；步骤2，判断定位标签所在定位区域；步骤3，根据定位标签所在定位区域选择对应的定位算法进行计算，获得定位标签的精准定位坐标。2.根据权利要求1所述的基于RSS的超宽带混合维定位方法，其特征在于，所述步骤1中，一维定位基站的布设区域不包括二维定位区域边缘。3.根据权利要求1所述的基于RSS的超宽带混合维定位方法，其特征在于，所述步骤2中，判断定位标签所在定位区域的具体步骤为：步骤2.1，计算同一个定位标签在预设时间内的多组定位坐标数据；步骤2.2，分析多组定位坐标数据获得定位标签的初始定位区域、运动趋势和位置趋势，并判断定位标签的定位状态为单一定位状态还是边缘定位状态，若为单一定位状态，则直接执行步骤2.4；若为边缘定位状态，则继续执行步骤2.3；步骤2.3，根据多个定位基站接收的同一个定位标签的超宽带信号RSS值判断定位标签的定位区域是否发生变化，若发生变化，则进一步判断定位标签的定位区域变化趋势，并执行步骤2.5；若未发生变化，则直接执行步骤2.4；步骤2.4，选取定位标签的初始定位区域作为定位标签的定位区域；步骤2.5，选取定位标签的当前定位区域作为定位标签的定位区域。4.根据权利要求3所述的基于RSS的超宽带混合维定位方法，其特征在于：所述单一定位状态为定位标签位于一维定位区域内且离二维定位区域较远或者定位标签位于二维定位区域内且离一维定位区域较远；所述边缘定位状态为定位标签位于一维定位区域或二维定位区域边缘或者有向另一定位区域移动的趋势。5.根据权利要求3所述的基于RSS的超宽带混合维定位方法，其特征在于，所述步骤2.3的具体步骤为：步骤2.3.1，建立超宽带信号RSS测量模型；步骤2.3.2，根据所述超宽带信号RSS测量模型计算各时刻定位基站接收到的同一个定位标签发射的超宽带信号的信号强度RSS；步骤2.3.3，计算定位基站在相邻时间点接收到的超宽带信号RSS差值的绝对值，并与步骤1获得的穿墙损耗进行比较，判断定位标签的定位区域是否发生改变；步骤2.3.4，将所述定位基站相邻时间点接收到的超宽带信号强度进行比较，判断定位标签的定位区域的变化趋势。6.根据权利要求1所述的基于RSS的超宽带混合维定位方法，其特征在于，所述步骤3中的定位算法包括一维定位算法和二维定位...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈长宝，李德仁，侯长生，郭振强，郧刚，卢建伟，
申请(专利权)人：百年金海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41