基于扰动信道模型的虚拟插值定位方法技术

一种基于扰动信道模型的虚拟插值定位方法。其包括在待检测空间内呈网格状均匀布置信号接收器，将信号发射器分散部署在待检测空间内；获得各固定节点处实际信号值；当待定位信号接收器进入待检测空间后，获得此种情况下所有固定节点处信号接收器所反射出的信号值；选择与待定位信号接收器所反射出的信号值相似性最大的四个节点，将四个节点所在的网格作为待定位信号接收器的粗略位置；再基于扰动信道模型，估计该网格空间内均匀划分的各个节点处的虚拟信号接收器所反射出的信号值，通过比较虚拟信号值与待定位信号值的相似性，估计出待定位信号接收器位置等步骤。本发明专利技术方法的虚拟插值更接近实测数据，符合低成本、高精度的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
基于扰动信道模型的虚拟插值定位方法
本专利技术属于室内无线定位
，特别是涉及一种基于扰动信道模型的虚拟插值定位方法。
技术介绍
随着物联网技术的不断发展，基于位置的服务越来越引起人们的兴趣，但实时快速的高精度定位技术仍然是目前研究的重点及难点问题。传统的无线定位技术包括GPS、蓝牙、超声波、超宽带、Wi-Fi、计算机视觉、超高频射频识别(UHFRFID)等技术。其中对于室内环境下的定位技术，尤其是需要定位大量物品，人员等应用环境，无源UHFRFID凭借其非接触、造价低、易铺设、低功耗等优势，成为了近来年室内定位研究的热点。由于室内无线信道复杂多变，无源UHFRFID定位技术中基于场景分析的定位方法是目前研究的重点方向之一，场景分析方法就是引入固定节点，在固定节点处部署位置信息已知的参考标签，通过比较参考标签与待定标签之间无线信号信息的近似度来选择邻近参考标签，并利用邻近参考标签估计出待定位标签的位置信息。固定节点位于均匀网格中的交点处，为提高定位精度，传统方法在预算条件允许的前提下会尽量增加固定节点部署的密度。但由于固定节点之间会产生互耦影响，密度过高时反而会降低邻近参考标签选择的准确性，进而导致定位精度下降，因此在不增加参考标签密度的前提下提高参考匹配性成为研究的重点问题。目前，已有研究引入虚拟参考标签的概念，通过估计虚拟节点处信号接收器所反射的信号值来增加参考匹配性，如此一来，既不增加参考标签铺设密度，减少标签天线耦合风险，又可提高匹配定位的准确性。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于扰动信道模型的虚拟插值定位方法。为了达到上述目的，本专利技术提供的基于扰动信道模型的虚拟插值定位方法包括按顺序进行的下列步骤：1)在待检测空间内以某一间距呈网格状均匀布置数个作为固定节点的信号接收器，给每个网格设定一个标号，并将信号发射器分散部署在待检测空间内；2)利用信号发射器发射信号并接收各固定节点所反射出的信号，获得各固定节点所反射出的实际信号值；3)当待定位信号接收器t附着于待定位目标而进入到待检测空间后，获得此种情况下所有固定节点所反射出的信号值，比较待定位信号接收器t所反射出的信号值与固定节点所反射出的信号值的相似性；4)将上述所有相似性进行降序排序，选择相似性较大的固定节点作为邻近固定节点，并通过邻近固定节点确定出待定位信号接收器t所在网格的标号q；5)根据上述待定位信号接收器t所在网格的标号q，在该网格内进行虚拟固定节点插值，以上述固定节点的间距四分之一作为虚拟固定节点的间距，并标记出由虚拟固定节点所划分的子网格的标号；在标号q的网格所包含的四个固定节点的位置、虚拟固定节点的位置以及该网格与信号发射器之间的距离均为已知的条件下，利用扰动信道模型估计出虚拟固定节点所反射的信号值，再比较待定位信号接收器t与虚拟固定节点所反射的信号值的相似性，选择相似性较高的虚拟固定节点作为邻近虚拟固定节点，由邻近虚拟固定节点确定出待定位信号接收器t所在的子网格，标号记为q1；6)按步骤5)的方法对标号q1的子网格再进行虚拟固定节点插值，获得最终邻近虚拟固定节点，由最终邻近虚拟固定节点估计出待定位信号接收器t的坐标。在步骤1)中，所述的在待检测空间内以某一间距呈网格状均匀布置数个作为固定节点的信号接收器，给每个网格设定一个标号，并将信号发射器分散部署在待检测空间内的方法是：当确定好待检测空间内需布置的num个信号发射器和n个信号接收器后，按照g米间距将n个信号接收器作为固定节点均匀布置在待检测空间内，由此将待检测空间均匀分成多个网格，固定节点处于网格交点处，并给每个网格设定一个标号，将num个信号发射器分散部署在待检测空间内。在步骤2)中，所述的利用信号发射器发射信号并接收各固定节点所反射出的信号，获得各固定节点所反射出的实际信号值的方法是：利用信号发射器发射信号并接收各固定节点所反射出的信号，重复多次实验后取平均值，并将该平均值记为实际信号值：在步骤3)中，所述的当待定位信号接收器t附着于待定位目标而进入到待检测空间后，获得此种情况下所有固定节点所反射出的信号值，比较待定位信号接收器t所反射出的信号值与固定节点所反射出的信号值的相似性的方法是：利用信号发射器发射信号并接收各固定节点所反射出的信号，统计m次实验下各个固定节点所反射出的信号值的均值，记为：然后分别比较待定位信号接收器t所反射出的m次实验下的信号均值与各固定节点r1所反射出的信号均值的相似性：在步骤4)中，所述的将上述所有相似性进行降序排序，选择相似性较大的固定节点作为邻近固定节点，并通过邻近固定节点确定出待定位信号接收器t所在网格的标号q的方法是：将步骤3)获得的所有相似性进行降序排序得到{S1，S2，...，Sn}，选择前k个相似性对应的固定节点作为邻近固定节点，利用这些邻近固定节点的位置确定出待定位信号接收器t所在网格的标号q。在步骤5)中，所述的根据上述待定位信号接收器t所在网格的标号q，在该网格内进行虚拟固定节点插值，以上述固定节点的间距四分之一作为虚拟固定节点的间距，并标记出由虚拟固定节点所划分的子网格的标号；在标号q的网格所包含的四个固定节点的位置、虚拟固定节点的位置以及该网格与信号发射器之间的距离均为已知的条件下，利用扰动信道模型估计出虚拟固定节点所反射的信号值，再比较待定位信号接收器t与虚拟固定节点所反射的信号值的相似性，选择相似性较高的虚拟固定节点作为邻近虚拟固定节点，由邻近虚拟固定节点确定出待定位信号接收器t所在的子网格，标号记为q1的方法是：在待定位信号接收器t所在的标号q的网格内进行虚拟固定节点插值，以上述步骤1)确定的固定节点的g米间距四分之一作为虚拟固定节点的间距，获得n1个虚拟固定节点，并标记出由虚拟固定节点所划分的子网格的标号；标号q的网格所包含的四个固定节点所反射的信号值为：n1个虚拟固定节点与上述四个固定节点间的距离分别为：上述四个固定节点与信号发射器间的距离分别为：n1个虚拟固定节点与信号发射器间的距离分别为：利用与虚拟固定节点间距在g/(2)w米范围内的固定节点估计出虚拟固定节点的信号值，其中w表示循环次数；对于第i个虚拟固定节点，其邻近固定节点为第j固定节点，其信号值为：其中，A，a与环境以及信号接受器的类型相关；再比较待定位信号接收器t与虚拟固定节点i处估计的信号值的相似性：将上述所有相似性进行降序排序得到{S'1,S'2,...,S'n1}，选择前k个相似性对应的虚拟固定节点作为邻近虚拟固定节点，由这些邻近虚拟固定节点进一步确定出待定位信号接收器所在的子网格，标号记为q1。在步骤6)中，所述的按步骤5)的方法对标号q1的子网格再进行虚拟固定节点插值，获得最终邻近虚拟固定节点，由最终邻近虚拟固定节点估计出待定位信号接收器t的坐标的方法是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于扰动信道模型的虚拟插值定位方法，其特征在于：所述的基于扰动信道模型的虚拟插值定位方法包括按顺序进行的下列步骤：/n1)在待检测空间内以某一间距呈网格状均匀布置数个作为固定节点的信号接收器，给每个网格设定一个标号，并将信号发射器分散部署在待检测空间内；/n2)利用信号发射器发射信号并接收各固定节点所反射出的信号，获得各固定节点所反射出的实际信号值；/n3)当待定位信号接收器t附着于待定位目标而进入到待检测空间后，获得此种情况下所有固定节点所反射出的信号值，比较待定位信号接收器t所反射出的信号值与固定节点所反射出的信号值的相似性；/n4)将上述所有相似性进行降序排序，选择相似性较大的固定节点作为邻近固定节点，并通过邻近固定节点确定出待定位信号接收器t所在网格的标号q；/n5)根据上述待定位信号接收器t所在网格的标号q，在该网格内进行虚拟固定节点插值，以上述固定节点的间距四分之一作为虚拟固定节点的间距，并标记出由虚拟固定节点所划分的子网格的标号；在标号q的网格所包含的四个固定节点的位置、虚拟固定节点的位置以及该网格与信号发射器之间的距离均为已知的条件下，利用扰动信道模型估计出虚拟固定节点所反射的信号值，再比较待定位信号接收器t与虚拟固定节点所反射的信号值的相似性，选择相似性较高的虚拟固定节点作为邻近虚拟固定节点，由邻近虚拟固定节点确定出待定位信号接收器t所在的子网格，标号记为q...

【技术特征摘要】
1.一种基于扰动信道模型的虚拟插值定位方法，其特征在于：所述的基于扰动信道模型的虚拟插值定位方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)在待检测空间内以某一间距呈网格状均匀布置数个作为固定节点的信号接收器，给每个网格设定一个标号，并将信号发射器分散部署在待检测空间内；
2)利用信号发射器发射信号并接收各固定节点所反射出的信号，获得各固定节点所反射出的实际信号值；
3)当待定位信号接收器t附着于待定位目标而进入到待检测空间后，获得此种情况下所有固定节点所反射出的信号值，比较待定位信号接收器t所反射出的信号值与固定节点所反射出的信号值的相似性；
4)将上述所有相似性进行降序排序，选择相似性较大的固定节点作为邻近固定节点，并通过邻近固定节点确定出待定位信号接收器t所在网格的标号q；
5)根据上述待定位信号接收器t所在网格的标号q，在该网格内进行虚拟固定节点插值，以上述固定节点的间距四分之一作为虚拟固定节点的间距，并标记出由虚拟固定节点所划分的子网格的标号；在标号q的网格所包含的四个固定节点的位置、虚拟固定节点的位置以及该网格与信号发射器之间的距离均为已知的条件下，利用扰动信道模型估计出虚拟固定节点所反射的信号值，再比较待定位信号接收器t与虚拟固定节点所反射的信号值的相似性，选择相似性较高的虚拟固定节点作为邻近虚拟固定节点，由邻近虚拟固定节点确定出待定位信号接收器t所在的子网格，标号记为q1；
6)按步骤5)的方法对标号q1的子网格再进行虚拟固定节点插值，获得最终邻近虚拟固定节点，由最终邻近虚拟固定节点估计出待定位信号接收器t的坐标。


2.根据权利要求1所述的基于扰动信道模型的虚拟插值定位方法，其特征在于：在步骤1)中，所述的在待检测空间内以某一间距呈网格状均匀布置数个作为固定节点的信号接收器，给每个网格设定一个标号，并将信号发射器分散部署在待检测空间内的方法是：
当确定好待检测空间内需布置的num个信号发射器和n个信号接收器后，按照g米间距将n个信号接收器作为固定节点均匀布置在待检测空间内，由此将待检测空间均匀分成多个网格，固定节点处于网格交点处，并给每个网格设定一个标号，将num个信号发射器分散部署在待检测空间内。


3.根据权利要求1所述的基于扰动信道模型的虚拟插值定位方法，其特征在于：在步骤2)中，所述的利用信号发射器发射信号并接收各固定节点所反射出的信号，获得各固定节点所反射出的实际信号值的方法是：
利用信号发射器发射信号并接收各固定节点所反射出的信号，重复多次实验后取平均值，并将该平均值记为实际信号值：





4.根据权利要求1所述的基于扰动信道模型的虚拟插值定位方法，其特征在于：在步骤3)中，所述的当待定位信号接收器t附着于待定位目标而进入到待检测空间后，获得此种情况下所有固定节点所反射出的信号值，比较待定位信号接收器t所反射出的信号值与固定节点所反射出的信号值的相似性的方法是：
利用信号发射器发射信号并接收各固定节点所反射出的信号，统计m次实验下各个固定节点所反射出的信号值的均值，记为：然后分别比较待定位信号接收器t所反射出的m次实验下的信号均值与各固定节点r1所反射出的信号均值的相似性：





5.根据权利要求1所述的基于扰动信道模型的虚拟插值定位方法，其特征在于：在步骤4)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵阳，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：天津;12