室内集群目标的定位方法技术

本发明专利技术公开了一种室内集群目标的定位方法，主要解决现有室内集群定位方法无法确定最优虚拟基站、多跳定位时存在累计误差，定位精度较差的问题。其实现步骤为：获取所有节点的测距、自移动信息；选择一个距离基站跳数最小的未定位节点作为待定位目标；计算已定位的每个节点信任值；将已定位节点作为虚拟基站，根据信任值选举虚拟基站并推算待定位目标的初始位置；计算待定位目标的位置补偿矢量，搜索其位置补偿系数，并结合二者补偿位置坐标，计算更新的位置补偿矢量；将更新的位置补偿矢量与设定阈值比较，确定出待定位目标的位置。本发明专利技术通过选取虚拟基站对待定位目标进行位置补偿，提高了目标的定位精度，可用于室内集群定位系统。定位系统。定位系统。

【技术实现步骤摘要】
室内集群目标的定位方法


[0001]本专利技术属于通信
，特别涉及一种室内集群目标的定位方法，可用于大型室内空间的定位系统。

技术介绍

[0002]基于位置信息的服务被广泛应用于交通、医疗、物流等多个领域。传统的卫星和通信基站等室外定位技术，技术成熟，应用广泛。然而人们大部分时间都处于室内，因此室内定位具有强烈的需求，但是由于建筑物遮挡等因素影响，室外定位技术不适用于室内。业界提出了各种室内集群定位方法，现有室内集群定位方法通常是先布置多个基站，用这些基站同时通过无线信号对目标进行测距，随后再通过测量到达时间TOA、信号到达时间差TDOA方法计算目标的位置，这种方法造成的系统成本较高，且非视距场景定位精度差。
[0003]为了解决上述问题，2021年李铭东于硕士毕业论文中提出了一种室内集群定位方法，该方法引入两节点相对定位算法，将所有已定位的节点作为虚拟基站，当基站数量不满足TOA方法的条件时，任意选择一个虚拟基站使用两节点相对定位算法计算目标的位置。该方法虽说无需提前布置基站即可对大型室内空间的集群进行定位，但若待定位目标处于多个虚拟基站的覆盖范围内，该方法将无法确定最优虚拟基站，影响系统定位精度。同时，该方法对远距离目标进行多跳定位时存在累计误差，定位精度较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对上述室内集群定位方案的不足，提出一种室内集群目标的定位方案，以减小大型室内场景的定位误差，提高定位精度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案包括如下步骤：
[0006]1.一种室内集群目标的定位方法，其特征为，包括如下步骤：
[0007]S1)获取集群中所有节点的测距信息、自移动信息；
[0008]S2)将未定位节点按照距离基站的跳数从小到大排序，选择一个距离基站跳数最小的未定位节点作为待定位目标；
[0009]S3)计算已定位的每个节点信任值u
i
：
[0010][0011]其中，R
i
＝{r
i,1
,r
i,2
,...,r
i,j
,
…
r
i,K
}为已定位节点i的邻节点组成的集合，r
i,j
为已定位节点i的第j个邻节点，K为已定位节点i的邻节点个数；δ
i,j
为已定位节点i与已定位节点j的测量距离；d
i,j
是根据定位坐标获得已定位节点i与已定位节点j的计算距离；
m
u
i
是已定位节点i的第m个历史信任值；m的上限τ取值为4～5；α是调整历史信任值在当前信任值中所占权重的参数；
[0012]S4)将所有已定位节点作为虚拟基站，选取能够覆盖待定位目标的、信任值最大的
基站A，基于该基站使用两节点相对定位算法推算待定位目标i的初始位置l
i
；
[0013]S5)基于待定位目标i的初始位置l
i
，获得的待定位节点i与已定位节点j的计算距离d'
i,j
，计算位置补偿矢量
[0014][0015]其中，是从待定位目标i指向其已定位邻节点j的单位向量，u
j
是已定位节点j的信任值；
[0016]S6)使用黄金分割法搜索位置补偿系数β，沿着位置补偿矢量方向移动待定位目标的初始位置l
i
，得到补偿后的位置坐标利用步骤S5)的公式计算待定位目标的位置补偿矢量
[0017]S7)设定阈值thr，将待定位目标的位置补偿矢量与阈值thr比较：
[0018]若以代替位置补偿矢量以补偿后的位置代替初始位置l
i
，再返回步骤S6)；
[0019]若则确定补偿后的坐标为待定位目标i的位置。
[0020]本专利技术提出一种室内集群目标的定位方案，通过节点信任值选取已定位节点作为虚拟基站，解决了现有方法无法确定最优虚拟地问题；同时，基于节点信任值迭代地补偿定位结果，减小进行多跳定位时存在地累计误差，提高集群定位精度。
附图说明
[0021]图1是本专利技术技术方案实现流程图。
具体实施方案
[0022]以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细说明。
[0023]参照图1，本实例的室内集群目标定位方法，实现步骤如下：
[0024]步骤1，获取集群中所有节点的测距信息、自移动信息。
[0025]所述测距信息，是对集群中的任意节点i，与其视距范围内的所有邻节点j进行多次通信，通过记录无线信号的飞行时间乘以光速获取的测量距离δ
i,j
；
[0026]所述自移动信息，是通过惯性导航系统测量短期内所有节点的精确移动轨迹，包括移动方向β、移动距离n。
[0027]步骤2，确定待定位目标。
[0028]针对集群中与基站相邻的节点，可使用现有定位算法可确定其位置坐标，但对于与基站不相邻的节点即未定位节点，无法通过现有定位算法对它们进行定位，故本实例采用将未定位节点先按照距离基站的跳数从小到大排序，再任意选择一个距离基站跳数最小的未定位节点作为待定位目标。
[0029]步骤3，基于已定位节点的位置坐标，计算已定位的每个节点信任值u
i
。
[0030]3.1)根据定位坐标计算已定位节点i与其已定位邻节点j的距离d
i,j
：
[0031][0032]其中，(x
i
,y
i
)是已定位节点i的位置坐标，(x
j
,y
j
)为已定位节点j的位置坐标；
[0033]3.2)根据已定位节点i与其已定位邻节点j的计算距离d
i,j
，计算临时量ξ：
[0034][0035]其中，R
i
＝{r
i,1
,r
i,2
,...,r
i,j
,...r
i,K
}为已定位节点i的邻节点组成的集合，r
i,j
为节点i的第j个邻节点，K为已定位节点i的邻节点个数；δ
i,j
为已定位节点i与已定位节点j的测量距离；
m
u
i
是已定位节点i的第m个历史信任值；m的上限τ取值为4～5；
[0036]3.3)根据临时量ξ调整历史信任值在当前信任值中所占的权重参数α：
[0037][0038]3.4)根据历史信任值在当前信任值中所占的权重参数α计算已定位节点i的信任值：
[0039][0040]其中，d
i,j
是根据定位坐标获得已定位节点i与已定位节点j的计算距离。
[0041]步骤4，基于两节点相对定位算法，推算待定位目标i的初始位置l
i
。
[0042]现有可用于推算待定位目标i本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种室内集群目标的定位方法，其特征为，包括如下步骤：S1)获取集群中所有节点的测距信息、自移动信息；S2)将未定位节点按照距离基站的跳数从小到大排序，选择一个距离基站跳数最小的未定位节点作为待定位目标；S3)计算已定位的每个节点信任值u
i
：其中，R
i
＝{r
i,1
,r
i,2
,...,r
i,j
,...r
i,K
}为已定位节点i的邻节点组成的集合，r
i,j
为已定位节点i的第j个邻节点，K为已定位节点i的邻节点个数；δ
i,j
为已定位节点i与已定位节点j的测量距离；d
i,j
是根据定位坐标获得已定位节点i与已定位节点j的计算距离；
m
u
i
是已定位节点i的第m个历史信任值；m的上限τ取值为4～5；α是调整历史信任值在当前信任值中所占权重的参数；S4)将所有已定位节点作为虚拟基站，选取能够覆盖待定位目标的、信任值最大的基站A，基于该基站使用两节点相对定位算法推算待定位目标i的初始位置l
i
；S5)基于待定位目标i的初始位置l
i
，获得的待定位节点i与已定位j的计算距离d'
i，j
，计算位置补偿矢量算位置补偿矢量其中，是从待定位目标i指向其已定位邻节点j的单位向量，u
j
是已定位节点j的信任值；S6)使用黄金分割法搜索位置补偿系数β，沿着位置补偿矢量方向移动待定位目标的初始位置l
i
，得到补偿后的位置坐标l
i+
，利用步骤S5)的公式计算待定位目标的位置补偿矢量S7)设定阈值thr，将待定位目标的位置补偿矢量与阈值thr比较：若以代替位置补偿矢量以补偿后的位置代替初始位置l
i
，再返回步骤S6)；若则确定补偿后的坐标为待定位目标i的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3)中根据定位坐标获得已定位节点i与其已定位邻节点j的计算距离d
i,j
，公式如下：其中，(x
i
,y
i
)是已定位节点i的位置坐标，(x
j
,y
j
)为已定位节点j的位置坐标。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3)中调整历史信任值在当前信任值中所占权重的参数α，实现如下：
S3a)根据已定位节点i与已定位节点j的测量距离、已定位节点i与邻节...

【专利技术属性】
技术研发人员：付少忠，周易，李靖，高明，刘刚，葛建华，田静，吴寅鹏，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：