一种基于多源数据融合的高精度室内定位方法技术

本发明专利技术涉及了一种基于多源数据融合的高精度室内定位方法。该方法包括：对定位基站进行天线延迟校正，使用UWB定位测距数据接收设备采集TOF报文数据，并进行相关解析，分离出有参考价值的信息；通过信道估计将采集到测距数据进行NLOS特征识别，分离出NLOS测距数据，对分离出的NLOS数据通过EKF算法进行重构处理；将处理后的TOF测距数据与信号强度进行融合，获得一级融合数据，再通过相应的数据融合规则与通过估计器2获取的二级融合数据，解算出最佳匹配坐标信息。佳匹配坐标信息。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多源数据融合的高精度室内定位方法


[0001]本专利技术涉及通信领域，具体而言，涉及一种基于多源数据融合的高精度室内定位方法。

技术介绍

[0002]室内定是一个前景广阔的研究方向，它具有面积小，多径传播严重、定位环境易发生改变等特点。对于室外环境而言，目前已有卫星定位(GPS、伽利略、北斗等系统)或移动基站定位。
[0003]但对于室内环境来说，一方面卫星信号无法穿透建筑物而失去作用，另一方面移动基站定位精度太低，无法满足室内精度要求，再加上多径效应和人员走动带来的不可避免的干扰，因此如何减小这些干扰带来的误差已经成为业界研究的重点。

技术实现思路

[0004]为实现改善上述的现有技术问题，本专利技术提出了如下技术方案：
[0005]一种基于多源数据融合的高精度室内定位方法，其包括：
[0006]对定位基站进行天线延迟校正；
[0007]使用UWB定位测距数据接收设备采集TOF报文数据，并进行相关解析，分离出有参考价值的信息；
[0008]通过信道估计将采集到测距数据进行NLOS特征识别，分离出NLOS测距数据，对分离出的NLOS数据通过EKF算法进行重构处理；
[0009]将处理后的TOF测距数据与信号强度进行融合，获得一级融合数据，再通过相应的数据融合规则与通过估计器2获取的二级融合数据，解算出最佳匹配坐标信息。
[0010]其中，所述UWB定位测距数据接收设备由UWB定位基站、标签和测距数据接收模块组成，主基站通过5G
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WIFI局域网接收每个基站发来的测距TOF报文，并使用以太网将每个基站与标签的测距数据发送给测距数据接收模块，最后通过测距数据接收模块中的4G模块将接收到数据报文按照一定的数据格式发送到云端服务器并将数据保存于后台数据库。
[0011]本专利技术的有益效果：本专利技术设计的基于多源数据融合的高精度室内定位方法，可以在相应的数据处理程序中灵活的对字段进行利用。本方法综合利用信号处理、数理统计、以及仿生学等方面的相关理论，以最小均方差为标准的最佳线性数据融合得到了新的估计值，其误差大小要比其每一个分量的估计误差要小。采用数据融合对多个数据或信息进行处理，将更有效、更可靠、更符合用户需求的数据结合起来，实现把分布在不同位置、处于不同状态的多个传感器所提供的局部的、不完整的感测量有机地进行综合，利用信息互补，降低不确定性，以形成对外界环境相对全面的描述，从而提高智能系统决策、规划的科学性，反应的正确性和快速性。
附图说明
[0012]下面结合附图和各个具体实施方式，对本专利技术及其有益技术效果进行详细说明，其中：
[0013]图1是本专利技术的基于多源数据融合的高精度室内定位方法的流程图；
[0014]图2是定位基站分布的示意性框图；
[0015]图3是数据融合过程的示意图；
[0016]图4是使用本方法进行数据融合前和融合后的均方误差曲线图。
具体实施方式
[0017]图1是本专利技术的基于多源数据融合的高精度室内定位方法的流程图。如图1所示，本专利技术的基于多源数据融合的高精度室内定位方法包括：
[0018]首先对定位基站进行天线延迟校正；这样能保证其晶振频差能够满足项目的需求。
[0019]接着使用UWB定位测距数据接收设备采集TOF报文数据，并进行相关解析，分离出有参考价值的信息。
[0020]然后通过信道估计将采集到测距数据进行NLOS特征识别，分离出NLOS测距数据，对分离出的NLOS数据通过EKF算法进行重构处理。
[0021]最后将处理后的TOF测距数据与信号强度进行融合，获得一级融合数据，再通过一些相应的数据融合规则与估计器2获取的二级融合数据，解算出最佳匹配坐标信息。
[0022]对比融合前与融合后，定位精度均方误差下降达到数量级，并且可以通过改变定位基站的个数，灵活调整速度和精度。
[0023]其中，所述UWB定位测距数据接收设备由UWB定位基站、标签和测距数据接收模块组成，主基站通过5G
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WIFI局域网接收每个基站发来的测距TOF报文，并使用以太网将每个基站与标签的测距数据发送给测距数据接收模块，最后通过测距数据接收模块中的4G模块将接收到数据报文按照一定的数据格式发送到云端服务器并将数据保存于后台数据库。
[0024]图2是定位基站分布的示意性框图，图3是数据融合过程的示意图。
[0025]结合图1
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3详细本专利技术的实施方式和具体的操作过程。
[0026]在执行定位方法之前，先调试前参数配置工作。
[0027]首先架设定位基站和配置其参数，如附图2所示，该图展示了定位基站的整体布局。项目中采用8基站定位方案，由于是测定标签的三维坐标，因此最少要存在一个基站的高度要比其他基站的高度要高。为了保证更大的覆盖面积，定位基站尽可能放在施工场地的边角处。
[0028]进一步对定位基站的相关参数进行配置。首先使用48V直流电源给定位基站供电，用网线将定位基站和PC端连接并双击打开浏览器，进入项目组开发好的Web配置页面中。主要配置的参数是IP地址、无线模式、测距方式以及网关等相关参数的配置。所有基站的IP地址设为192.168.1.1～192.168.1.254，无线模式分为接入点模式和工作站模式，作为主基站的定位基站将会被配置成接入点模式，其他基站配置为工作站模式即可。项目中采用TOF测距方式，因此需要在系统类型中勾选TOF模式。在网关这个配置选项中，服务器IP地址和端口号需要和以太网模块设置的IP地址和端口号配置一致，否则将会造成数据无法上传。
[0029]对云服务器的三维可视化软件的相关参数进入配置。分别对工程参数、注浆层分块参数、材料参数、振捣质量参数、注浆质量参数、三维可视化参数等其他参数进行配置，然后打开云服务器等待实时振捣数据。数据通过4G网络上传到云端服务器并加入数据库中。
[0030]后端执行数据融合处理
[0031]首先将数据库中保存的定位数据提取到数据队列中，首先是对UWB基站的测距TOF报文进行采集，并按照如下方式将数据上传到云端。上位机软件代的实现由Visual Studio编译器完成，运行于Windows操作系统。上位机的主要功能是接收UWB的测距数据并完成解算标签位置。云服务器接收到前端硬件上传的数据并将其数据按照一定的格式保存于数据库中，其数据格式如下：$，<1>，<2>，<Ti>，<A1>，<D1>，<N1>，<A2>，<D2>，<N2>，
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多源数据融合的高精度室内定位方法，其包括：对定位基站进行天线延迟校正；使用UWB定位测距数据接收设备采集TOF报文数据，并进行相关解析，分离出有参考价值的信息；通过信道估计将采集到测距数据进行NLOS特征识别，分离出NLOS测距数据，对分离出的NLOS数据通过EKF算法进行重构处理；将处理后的TOF测距数据与信号强度进行融合，获得一级融合数据，再通过相应的数据融合规则与通过估计器2获取的二级融合数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卓群，李东新，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：