一种室内移动目标定位方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种室内移动目标定位方法及系统，属于室内定位技术领域。先考虑多个参考节点的分时测距过程中待测目标的移动性，对经典室内定位系统模型重新进行系统建模，得到改进后室内定位系统模型。再根据改进后室内定位系统模型对经典室内定位算法进行改进，得到改进后室内定位算法。最后利用改进后室内定位算法对改进后室内定位系统模型进行求解，得到待测目标的定位结果，针对室内移动目标定位系统，将任意时刻多个参考节点对待测目标的分时测距以及在进行多组分时测距过程中待测目标的移动性考虑在内，对经典室内定位系统重新进行系统建模以及算法研究，使其更加适用于室内移动目标定位系统，实现定位误差的有效抑制，提高系统定位性能。提高系统定位性能。提高系统定位性能。

【技术实现步骤摘要】
一种室内移动目标定位方法及系统


[0001]本专利技术涉及室内定位
，特别是涉及一种室内移动目标定位方法及系统。

技术介绍

[0002]随着现代通信技术的改革创新，以及更多新型移动设备比如手机、平板电脑、可穿戴设备等物联网设备性能的飞速增长，人类进入万物互联时代，许多基于位置感知功能的应用如室内外导航、商品导购、抢险救援、医疗监护等在人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用，人们对定位服务的需求不断增加，而一切基于位置感知应用的基础便是能连续可靠地为其提供位置信息，即可以在多种复杂环境下获取设备或用户的位置。
[0003]室外定位和基于位置的服务已经成熟，基于全球卫星导航定位系统和地图的位置服务被广泛应用，其原理是利用用户终端与已知卫星之间的距离来测量用户的准确位置信息，可以很好地满足室外环境下的定位需求。对于室外场景，美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的格洛纳斯系统(GLONASS)、欧盟的伽利略(Galileo)和中国的北斗卫星导航系统(BDS)己覆盖全球，相关导航定位服务已广泛应用在室外场景。
[0004]但是随着社会现代化的推进，人们的主要活动越来越集中在室内。据统计，人们每天80％的时间都是在室内环境中度过，这一实际需求也促使了室内定位技术的研究。但通常室内环境复杂，卫星信号在室内环境下衰减严重，且卫星定位精度较差，无法满足室内定位的需求。除此之外，待测目标与探测器之间障碍物多，这使得传输信号表现为多径密集，非视距传播。因此传统室外定位系统，无法很好满足室内定位应用的需求。一系列基于室内定位的技术应运而生，如红外(Infrared)技术，无线局域网(WLAN)技术，蓝牙(Bluetooth)技术，超宽带(UWB)技术，射频识别(RFID)技术等，在室内场景中均有广泛应用。
[0005]但其实现在并没有一套完善的系统可以很好的满足室内定位的需求，现有的大多数定位系统都是针对静止目标的室内定位，通过对定位算法的改进优化，从而提高静止目标室内定位系统的定位精度。而针对移动目标的定位系统，则是侧重于提出优化不同的室内定位跟踪算法以及移动节点的路径规划等，由是否需要测距又可以将定位算法分为基于测距的定位算法和无需测距的定位算法。传统的基于测距的定位算法主要有三边测量法、三角测量法、最大似然估计法等。无需测距的定位算法主要有质心算法(Centroid LocalizationAlgorithm)、凸规划定位算法(Convex Programming Localization Algorithm)、DV
‑
Hop(DistanceVector
‑
Hop)算法、Amorphous算法、MDS(Multidimensional Scaling)算法、APIT(Approximate Point
‑
In
‑
TriangulationText)算法等。
[0006]对于基于测距的室内定位系统而言，不论是静止目标室内定位系统还是移动目标室内定位系统，在理论分析上，任一时刻多个参考节点(Reference Node，RN)与某一目标节点(BlindNode，BN)之间的通信测距过程都是在该时刻同时进行的，即任一时刻可以进行多组参考节点与同一待测目标的通信测距。然而在室内定位系统的实际应用中，当采用时分复用方式实现多个参考节点与待测目标的测距过程时，由于信道、频率以及硬件模块等的限制，除广播通信外，在任一时刻各个参考节点与待测目标之间只能进行点对点通信，因此
在任一时刻多个参考节点无法同时与待测目标进行通信过程，即各个参考节点需分时与待测目标进行测距，以避免通信冲突。对于静止目标的室内定位系统而言，参考节点的分时测距对其并无影响，然而对于移动目标的室内定位系统而言，由于参考节点的分时以及待测目标的移动性，在任一参考节点与待测目标进行测距过程中，待测目标也在不断运动，因此当下一参考节点再对待测目标进行测距时，待测目标的位置已经发生改变。因此在整个定位过程中，参考节点与待测目标进行多组分时测距时待测目标的移动则成为了引起定位误差的主要因素。
[0007]基于此，亟需一种能够提高定位精度的定位方法及系统。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种室内移动目标定位方法及系统，对经典室内定位系统模型重新进行系统建模，使其更加适用于室内移动目标定位系统的实际应用，提高室内移动目标的定位精度。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0010]一种室内移动目标定位方法，所述定位方法包括：
[0011]考虑多个参考节点的分时测距过程中待测目标的移动性，对经典室内定位系统模型重新进行系统建模，得到改进后室内定位系统模型；
[0012]根据所述改进后室内定位系统模型对经典室内定位算法进行改进，得到改进后室内定位算法；
[0013]利用所述改进后室内定位算法对所述改进后室内定位系统模型进行求解，得到所述待测目标的定位结果。
[0014]一种室内移动目标定位系统，所述定位系统包括：
[0015]模型改进模块，用于考虑多个参考节点的分时测距过程中待测目标的移动性，对经典室内定位系统模型重新进行系统建模，得到改进后室内定位系统模型；
[0016]算法改进模块，用于根据所述改进后室内定位系统模型对经典室内定位算法进行改进，得到改进后室内定位算法；
[0017]定位模块，用于利用所述改进后室内定位算法对所述改进后室内定位系统模型进行求解，得到所述待测目标的定位结果。
[0018]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0019]本专利技术用于提供一种室内移动目标定位方法及系统，先考虑多个参考节点的分时测距过程中待测目标的移动性，对经典室内定位系统模型重新进行系统建模，得到改进后室内定位系统模型。再根据改进后室内定位系统模型对经典室内定位算法进行改进，得到改进后室内定位算法。最后利用改进后室内定位算法对改进后室内定位系统模型进行求解，得到待测目标的定位结果。本专利技术针对室内移动目标定位系统，将任意时刻多个参考节点对待测目标的分时测距以及在进行多组分时测距过程中待测目标的移动性考虑在内，对经典室内定位系统模型重新进行系统建模以及算法研究，使其更加适用于室内移动目标定位系统，实现定位误差的有效抑制，提高系统定位性能。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本专利技术实施例1所提供的点对点通信模式下的测距时序图；
[0022]图2为本专利技术实施例1所提供的定位方法的方法流程图；
[0023]图3为本专利技术实施例1所提供的改进后室内定位系统模型的示意图；
[0024]图4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种室内移动目标定位方法，其特征在于，所述定位方法包括：考虑多个参考节点的分时测距过程中待测目标的移动性，对经典室内定位系统模型重新进行系统建模，得到改进后室内定位系统模型；根据所述改进后室内定位系统模型对经典室内定位算法进行改进，得到改进后室内定位算法；利用所述改进后室内定位算法对所述改进后室内定位系统模型进行求解，得到所述待测目标的定位结果。2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述改进后室内定位系统模型包括基于距离偏量的测距模型和基于速度时间的测距模型。3.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述基于距离偏量的测距模型为：其中，d
i,k
为在k时刻，第i个参考节点与待测目标之间的距离，i＝1,2,
…
,j,
…
,m，m为参考节点的个数；(x
k
，y
k
，z
k
)为在k时刻，待测目标的位置坐标；(δ
x
，δ
y
，δ
z
)为在k时刻，两个参考节点测得的待测目标位置坐标之间的距离偏移量；(x
i
，y
i
，z
i
)为在k时刻，第i个参考节点的位置坐标；v
k
为测量噪声。4.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述基于速度时间的测距模型为：其中，d
i,k
为在k时刻，第i个参考节点与待测目标之间的距离，i＝1,2,
…
,j,
…
,m，m为参考节点的个数；(P
x,k
，P
y,k
，P
z,k
)为在k时刻，待测目标的位置坐标；δ
t
为两个参考节点间的测距间隔时间；(V
x,k
，V
y,k
，V
z,k
)为在k时刻，待测目标的速度；(x
i
，y
i
，z
i
)为在k时刻，第i个参考节点的位置坐标；v
k
为测量噪声。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝宇鸿，曹承爽，孙大洋，刘振，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：