一种基于缺失特征向量估计的定位方法技术

本发明专利技术提供了一种基于缺失特征向量估计的定位方法，属于物联网室内无线定位领域。本发明专利技术针对信号接收器密集部署时，由于信号接收器相互遮挡以及天线耦合等作用的影响，会出现某些位置处信号接收器不能被激活的现象，造成该信号接收器特征向量缺失导致后续匹配过程不准确的问题，利用机器学习探索各信号接收器之间的空间欧式距离和定位信息欧式距离二者的对应关系，通过建立定位信息欧式距离

【技术实现步骤摘要】
一种基于缺失特征向量估计的定位方法


[0001]本专利技术属于物联网室内无线定位领域，具体涉及一种基于缺失特征向量估计的定位方法。

技术介绍

[0002]17世纪以后，电学和磁学方面的知识激增，催生了各种技术的涌现，其中基于电磁学的定位技术取得了长足的发展，人们对于位置服务的需求越来越高。当前的定位技术根据应用位置可以被划分为室外定位和室内定位。其中室外定位由于人造卫星的上天，如：美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的格罗纳斯(GLONASS)、欧盟的伽利略(GALILEO)以及我国的北斗卫星导航定位系统(BDS)等卫星导航系统的发展和应用，它们可提供米级的定位服务，基本上满足了人们在户外活动的日常需求。但由于室内有着比室外更为复杂的环境特点，建筑物墙壁和各种各样的障碍物对卫星信号的遮挡等影响，卫星导航系统基本上不能应用在室内环境中，由于人们大多的时间主要在室内活动，例如地下车库停车路线规划、仓库中存储的产品的位置检测、着火建筑物中被困人员的位置检测等，随着物联网的广泛普及，人们对于室内定位的迫切需要催生了多种定位技术的发展。其中比较典型的无线定位技术包括：无线局域网络(WLAN)、射频识别(RFID)、蓝牙(Bluetooth)、超带宽(UWB)、紫蜂(ZigBee)等。除此之外还有超声波技术、红外线技术、视觉信息技术等。无源UHF RFID由于其成本较低、读取范围大、速度快等优点，因此，在室内定位应用中具有广阔的前景。
[0003]在室内复杂的无线信道环境下，为提高定位精度，通常做法是密集部署信号接收器，通过比较信号接收器反向散射信号的相似性来估计待定位目标的位置，但是，信号接收器之间会相互遮挡以及产生天线耦合等不利因素，会出现某些位置处信号接收器不能被激活的现象，造成该固定节点特征向量缺失导致后续匹配过程不准确。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种基于缺失特征向量估计的定位方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于缺失特征向量估计的定位方法，包括以下步骤：
[0007]多个信号发射器发射信号，经过待测空间内固定的多个信号接收器形成多个第一反向散射信号；
[0008]利用每个信号发射器接收到的多个第一反向散射信号和固定的多个信号接收器的位置信息，建立定位信息欧式距离
‑
空间欧式距离模型；
[0009]将待定位物体置入待测空间，多个信号发射器接收待定位物体上的信号接收器和固定的多个信号接收器形成多个第二反向散射信号；
[0010]当所有的第二反向散射信号均被多个信号发射器接受时，通过多个第二反向散射信号获得待定位物体的位置特征向量；否则，将多个第二反向散射信号输入定位信息欧式
距离
‑
空间欧式距离模型估计并补齐缺失的第二反向散射信号,通过补齐的第二反向散射信号补充待定位物体缺失的特征向量；
[0011]利用待定位物体的特征向量通过定位算法得到待定位物体位置。
[0012]优选的，还包括以下步骤：
[0013]在空间内以固定间距设置网格，网格的每个节点上分别设置信号接收器；
[0014]在空间内分散设置多个信号发射器。
[0015]优选的，所述利用每个信号发射器接收到的多个第一反向散射信号和固定的多个信号接收器的位置信息，建立定位信息欧式距离
‑
空间欧式距离模型的步骤包括：
[0016]获取两个信号接收器之间的空间欧式距离；通过一个信号发射器接收到的两个信号接收器反向散射的第一反向散射信号，获取两个信号接收器相对一个信号发射器的定位信息欧氏距离；
[0017]根据两个信号接收器之间的空间欧式距离和两个信号接收器相对一个信号发射器的定位信息欧氏距离的建立初步模型；
[0018]利用所有信号接收器两两之间的空间欧式距离和所有信号接收器两两相对一个信号发射器接的定位信息欧氏距离对初步模型进行训练；
[0019]多个训练后初步模型组成定位信息欧式距离
‑
空间欧式距离模型。
[0020]优选的，所述通过一个信号发射器接收到的两个信号接收器反向散射的第一反向散射信号获取两个信号接收器相对一个信号发射器的定位信息欧氏距离的步骤包括：
[0021]根据下式计算两个信号接收器之间相对一个信号发射器的定位信息欧氏距离，
[0022][0023]其中，为距离一个信号发射器最近的固定的信号接收器反向散射到一个信号发射器的第一反向散射信号提供的定位信息，为另一个固定的信号接收器反向散射到一个信号发射器的第一反向散射信号提供的定位信息。
[0024]优选的，所述根据两个信号接收器之间相对一个信号发射器的定位信息欧氏距离和空间欧式距离的关系建立初步模型的步骤为：
[0025]通过下式表示为两个信号接收器之间相对一个信号发射器的定位信息欧氏距离和空间欧式距离的关系，
[0026]IE＝f(SE)+ω
ꢀꢀꢀ
(2)
[0027]其中，SE为两个信号接收器的空间欧式距离，f(
·
)为初步模型，ω为拟合误差；
[0028][0029]其中，x
p
和y
p
为距离一个信号发射器最近的固定的信号接收器的坐标，x
q
和y
q
为另一个固定信号接收器的坐标。
[0030]优选的，所述将多个第二反向散射信号输入定位信息欧式距离
‑
空间欧式距离模型估计缺失的第二反向散射信号的步骤包括：
[0031]将多个第二反向散射信号输入定位信息欧式距离
‑
空间欧式距离模型获取固定的信号接收器未被多个信号发射器接收的第二反向散射信号；
[0032]将多个第二反向散射信号输入定位信息欧式距离
‑
空间欧式距离模型获取待定位物体上信号接收器未被多个信号发射器接收的第二反向散射信号。
[0033]优选的，所述将多个第二反向散射信号输入定位信息欧式距离
‑
空间欧式距离模型获取固定的信号接收器未被多个信号发射器接收的第二反向散射信号的步骤包括：
[0034]当一个固定的信号接收器反向散射的第二反向散射信号未被一个信号发射器接收时：
[0035]计算一个固定的信号接收器与距离一个信号发射器最近的固定的信号接收器之间的定位信息欧式距离IE
T,L
；
[0036]IE
T,L
＝f(SE
T,L
)+ω
ꢀꢀꢀ
(4)
[0037]通过下式估算一个信号接收器未被一个信号发射器接收的第二反向散射信号
[0038][0039]其中，为距离一个信号发射器最近的固定的信号接收器被一个信号发射器接收的第二反向散射信号。
[0040]优选的，所述将多个第二反向散射信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于缺失特征向量估计的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：多个信号发射器发射信号，经过待测空间内固定的多个信号接收器形成多个第一反向散射信号；利用每个信号发射器接收到的多个第一反向散射信号和固定的多个信号接收器的位置信息，建立定位信息欧式距离
‑
空间欧式距离模型；将待定位物体置入待测空间，多个信号发射器接收待定位物体上的信号接收器和固定的多个信号接收器形成多个第二反向散射信号；当所有的第二反向散射信号均被多个信号发射器接受时，通过多个第二反向散射信号获得待定位物体的位置特征向量；否则，将多个第二反向散射信号输入定位信息欧式距离
‑
空间欧式距离模型估计并补齐缺失的第二反向散射信号,通过补齐的第二反向散射信号补充待定位物体缺失的特征向量；利用待定位物体的特征向量通过定位算法得到待定位物体位置。2.根据权利要求1所述的基于缺失特征向量估计的定位方法，其特征在于，还包括以下步骤：在空间内以固定间距设置网格，网格的每个节点上分别设置信号接收器；在空间内分散设置多个信号发射器。3.根据权利要求1所述的基于缺失特征向量估计的定位方法，其特征在于，所述利用每个信号发射器接收到的多个第一反向散射信号和固定的多个信号接收器的位置信息，建立定位信息欧式距离
‑
空间欧式距离模型的步骤包括：获取两个信号接收器之间的空间欧式距离；通过一个信号发射器接收到的两个信号接收器反向散射的第一反向散射信号，获取两个信号接收器相对一个信号发射器的定位信息欧氏距离；根据两个信号接收器之间的空间欧式距离和两个信号接收器相对一个信号发射器的定位信息欧氏距离的建立初步模型；利用所有信号接收器两两之间的空间欧式距离和所有信号接收器两两相对一个信号发射器接的定位信息欧氏距离对初步模型进行训练；多个训练后初步模型组成定位信息欧式距离
‑
空间欧式距离模型。4.根据权利要求3所述的基于缺失特征向量估计的定位方法，其特征在于，所述通过一个信号发射器接收到的两个信号接收器反向散射的第一反向散射信号获取两个信号接收器相对一个信号发射器的定位信息欧氏距离的步骤包括：根据下式计算两个信号接收器之间相对一个信号发射器的定位信息欧氏距离，其中，为距离一个信号发射器最近的固定的信号接收器反向散射到一个信号发射器的第一反向散射信号提供的定位信息，为另一个固定的信号接收器反向散射到一个信号发射器的第一反向散射信号提供的定位信息。5.根据权利要求4所述的基于缺失特征向量估计的定位方法，其特征在于，所述根据两个信号接收器之间相对一个信号发射器的定位信息欧氏距离和空间欧式距离的关系建立
初步模型的步骤为：通过下式表示为两个信号接收器之间相对一个信号发射器的定位信息欧氏距离和空间欧式距离的关系，IE＝f(SE)+ω
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，SE为两个信号接收器的空间欧式距离，f(
·
)为初步模型，ω为拟合误差；其中，x
p
和y
p
为距离一个信号发射器最近的固定的信号接收器的坐标，x
q
和y
q
为另一个固定信号接收器的坐标。6.根据权利要求5所述的基于缺失特征向量估计的定位方法，其特征在于，所述将多个第二反向散射信号输入定位信息欧式距离
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空间欧式距离模型估计缺失的第二反向散射信号的步骤包括：将多个第二反向散射信号输入定位信息欧式距离
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空间欧式距离模型获取固定的信号接收器未被多个信号发射...

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