一种基于WiFi和UWB组合的抗干扰室内快速定位方法技术

本发明专利技术提供一种基于WiFi和UWB组合的抗干扰室内快速定位方法，本发明专利技术利用平均欧式距离作为在线RSS向量与指纹库中各RSS向量之间的距离，计算出全部平均欧式距离后，选取多个平均欧式距离值最小的指纹所对应的位置作为此次定位的可能目标位置点。以匹配WiFi节点数作为每个位置的权重，由这个目标位置得出单一WiFi定位的最终位置。本发明专利技术基于WiFi的RSS指纹库定位方法，无需关注其是否是通过视距传播或是非视距传播，通过采用抑制非视距干扰技术，抑制了复杂环境下的各类干扰，优化了测距精度，与传统WiFi定位技术相比，可使得室内定位系统的精度提高35％。

A fast indoor location method based on the combination of WiFi and UWB

【技术实现步骤摘要】
一种基于WiFi和UWB组合的抗干扰室内快速定位方法
本专利技术涉及一种定位
，尤其是一种基于WiFi和UWB组合的抗干扰室内快速定位方法。
技术介绍
目前，基于WiFi(WirelessFidelity，无线保真)指纹定位和UWB(UltraWideBand)，定位技术在短距离快速无线定位领域，特别是室内复杂场景中得到了广泛的应用。其中，基于接收信号强度的WiFi指纹定位方法在经济型和系统的布设和应用方面具有较大优势，但是由于WiFi信号受设备分布和室内环境影响强烈，使得RSS值具有较强的动态性和随机性，其定位精度仅能达到3-5米。对于UWB定位技术，尽管UWB定位系统具有功耗低、抗多径效应强且可以实现厘米级定位等优点，却受限于布设成本高而无法普遍应用于不同室内场景的定位需求。专利号为200810016551.1的中国专利公布了一种无线传感器网络的垂直相交定位算法，用于功率受限的、随机分布的无线传感器网络。它是以一个知道自身位置的移动信标为前提的，移动信标在其移动轨线上不断广播信号和自己当前位置，节点通过比较信号强度，记下信号强度最高的点，并根据每相邻两条边上得到的两个信号强度最高的点，利用几何学方法来计算节点的位置。它要求移动信标的轨线为一个等边三角形的两条边，其边长等于移动信标传播半径R。专利号为201710648315.0的中国专利，公布了一种基于RFID带修正的室内定位算法，该算法包括以下几个步骤：(1)数据处理过程，对采集的数据进行高斯滤波，构建指纹库；(2)理论分析并通过仿真得到最佳的邻居标签的数量；(3)参考标签以三角形摆放，实现Tri-LANDMARC算法；(4)通过几何关系剔除错选的标签并得到修正后的坐标。通过理论分析与实验验证，修正与优化后算法的定位精度有明显的提高和改善。现有技术亟需开发一种定位精度高、高干扰能力强、响应速度快，适用于不同室内场景的定位需求的组合定位算法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于WiFi和UWB组合的抗干扰室内快速定位方法，本方法定位精度高、抗干扰能机枪，且响应速度快。本专利技术的技术方案为：一种基于WiFi和UWB组合的抗干扰室内快速定位方法，包括以下步骤：S1)、接收WiFi扫描信息s及UWB测距信息d，其中，s＝{MAC1,RSS1；...；MACi,RSSi}；S2)、将WiFi扫描信息s与WiFi指纹库中的指纹匹配，得到与每个指纹匹配的平均欧式距离Lj及与每个指纹中WiFi节点的匹配个数nj；式中，Lj是指在线测得的RSS向量与RSS指纹库中第j个指纹匹配的平均欧式距离；nj是指在线测得的RSS向量中与指纹库中第j个RSS向量中相同WiFi节点的个数；S3)、选取k个最小平均欧式距离所对应的位置点(D1,...Dk)；S4)、利用WIFI节点匹配个数nj为权重，由k个位置点(D1,...Dk)计算出k+1个估计位置点Dk+1，该点作为WIFI定位的结果；S5)、计算k+1个点与UWB节点之间的距离，选取结果中与UWB测距值d最接近的值所对应位置点作为最终组合定位结果。优选的，步骤S5)中，计算k+1个可能点位置坐标与UWB节点之间的距离，其计算式为：式中，di为k+1个可能位置中第i个位置点与UWB节点之间的距离；(xj,yj)为k+1个位置中第i个位置的横纵坐标；(x0,y0)为已知的UWB节点位置横纵坐标。优选的，步骤S5)中，UWB测距可得出定位标签与UWB节点间的距离d0，选取k+1个位置点中与UWB节点间的距离最接近d0的那个位置坐标作为最终定位坐标。优选的，步骤S1)中，获取的WiFi扫描信息s为采用多次测量取平均的方法获得，以提高容错率，进而减弱多径干扰对WiFi强度的影响；并且，通过边缘检测或MUSIC技术对所述的UWB测距信息d进行处理，以提高UWB测距精度。优选的，步骤S1)中，对获取的WiFi扫描信息s和UWB测距信息d进行卡尔曼滤波或者粒子滤波处理，以避免环境对WiFi扫描信息s和UWB测距信息d干扰。优选的，步骤S2)中，所述的WiFi指纹库的构建为：定位标签在固定位置扫描到该位置的WiFi信息后，将WiFi的MAC地址与强度写进数据库；并通过对该位置周围的WiFi信息进行扫描，将扫描到的WiFi信息中的MAC地址与信号强度提取出来写入数据库中。优选的，所述的定位标签作为客户端，不断对WiFi信号进行扫描，然后将信息传送给服务器，再由服务器计算得出位置；优选的，所述的定位标签先通过Socket服务协议连接服务器，然后进入循环，不断扫描WiFi信息，并提取出各个WiFi信息中的MAC地址和强度发送给服务器。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术可适用于不同室内场景的定位需求，可靠性好；2、结合硬件设备，该算法定位精度高、高干扰能力强、响应速度快。3、本专利技术基于WiFi的RSS指纹库定位方法，无需关注其是否是通过视距传播或是非视距传播，通过采用抑制非视距干扰技术，抑制了复杂环境下的各类干扰，优化了测距精度，与传统WiFi定位技术相比，可使得室内定位系统的精度提高35％。附图说明图1为本专利技术的流程示意图；图2为本专利技术抗干扰的流程图；图3为本专利技术构建指纹库的流程图；图4为本专利技术在线定位的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：如图1所示，一种基于WiFi和UWB组合的抗干扰室内快速定位方法，包括以下步骤：S1)、接收WiFi扫描信息s及UWB测距信息d，其中，s＝{MAC1,RSS1；...；MACi,RSSi}；S2)、将WiFi扫描信息s与WiFi指纹库中的指纹匹配，得到与每个指纹匹配的平均欧式距离Lj及与每个指纹中WiFi节点的匹配个数nj；式中，Lj是指在线测得的RSS向量与RSS指纹库中第j个指纹匹配的平均欧式距离；nj是指在线测得的RSS向量中与指纹库中第j个RSS向量中相同WiFi节点的个数；S3)、得到全部的平均欧式距离后，选取k个最小平均欧式距离所对应的位置点(D1,...Dk)作为定位可能的目标位置点；S4)、利用WIFI节点匹配个数nj作为每个位置的权重，由k个位置点(D1,...Dk)计算出k+1个估计位置点Dk+1，该点作为WIFI定位的结果；S5)、计算k+1个点与UWB节点之间的距离，其计算式为：，UWB测距可得出定位标签与UWB节点间的距离d0，选取k+1个位置点中与UWB节点间的距离最接近d0的那个位置坐标作为最终定位坐标。式中，di为k+1个可能位置中第i个位置点与UWB节点之间的距离；(xj,yj)为k+1个位置中第i个位置的横纵坐标；(x0,y0)为已知的UWB节点位置横纵坐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于WiFi和UWB组合的抗干扰室内快速定位方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1)、接收WiFi扫描信息s及UWB测距信息d，其中，/ns＝{MAC

【技术特征摘要】
1.一种基于WiFi和UWB组合的抗干扰室内快速定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1)、接收WiFi扫描信息s及UWB测距信息d，其中，
s＝{MAC1,RSS1；...；MACi,RSSi}；
S2)、将WiFi扫描信息s与WiFi指纹库中的指纹匹配，得到与每个指纹匹配的平均欧式距离Lj及与每个指纹中WiFi节点的匹配个数nj；



式中，Lj是指在线测得的RSS向量与RSS指纹库中第j个指纹匹配的平均欧式距离；nj是指在线测得的RSS向量中与指纹库中第j个RSS向量中相同WiFi节点的个数；
S3)、选取k个最小平均欧式距离所对应的位置点(D1,...Dk)；
S4)、利用WIFI节点匹配个数nj为权重，由k个位置点(D1,...Dk)计算出k+1个估计位置点Dk+1，该点作为WIFI定位的结果；



S5)、计算k+1个点与UWB节点之间的距离，选取结果中与UWB测距值d最接近的值所对应位置点作为最终组合定位结果。


2.根据权利要求1所述的一种基于WiFi和UWB组合的抗干扰室内快速定位方法，其特征在于：步骤S1)中，获取的WiFi扫描信息s为采用多次测量取平均的方法获得；
并且，通过边缘检测或MUSIC技术对所述的UWB测距信息d进行处理，以提高UWB测距精度。


3.根据权利要求1所述的一种基于WiFi和UWB组合的抗干扰室内快速定位方法，其特征在于：步骤S1)中，对获取的WiFi扫描信息s和UWB测距信息d进行卡尔曼滤波或者粒子滤波处理，以避免环境对WiFi扫描信息s和UWB测距信息d干扰。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：狄长安，陈霄，王飞，伍德勇，陈亚洲，顾美，
申请(专利权)人：扬州后潮科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32