基于UWB技术的楼宇定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于UWB技术的楼宇定位方法。该方法包括TOA距离估计和模糊逻辑的权值选取两个步骤；即通过对首次到达信号时间和最强信号时间进行加权来得到直达信号到达时间，并采用模糊逻辑技术计算加权系数。实际数据表明，这样极大地提高定位精度。与传统的窄带定位系统相比，本发明专利技术方法具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及RFID和UWB (Ultra-Wideband，超宽带)
，特别是一种基于UffB技术的楼宇定位方法。
技术介绍
目前，国内对于人员定位，通常都采用以下几种方案I.红外线室内定位技术。红外线室内定位技术定位的原理是，红外线IR标识发射调制的红外射线，通过安装在室内的光学传感器接收进行定位。虽然红外线具有相对较高的室内定位精度，但是由于光线不能穿过障碍物，使得红外射线仅能视距传播。直线视距和传输距离较短这两大主要缺点使其室内定位的效果很差。当标识放在ロ袋里或者有墙壁及其他遮挡时就不能正常工作，需要在每个房间、走廊安装接收天线，造价较高。因此，红外线只适合短距离传播，而且容易受其它光源干扰，在精确定位上有局限性。2.超声波定位技木。超声波测距主要采用反射式测距法，通过三角定位等算法确定物体的位置，即发射超声波并接收由被测物产生的回波，根据回波与发射波的时间差计算出待测距离，有的则采用单向测距法。超声波定位系统可由若干个应答器和ー个主测距器组成，主测距器放置在被测物体上，主测距器向位置固定的应答器发射相同频率的无线电信号，应答器在收到无线电信号后同时向主测距器发射超声波信号，主测距器根据接收的信号测算出与各个应答器之间的距离。当同时有3个或3个以上不在同一直线上的应答器做出回应时，可以根据相关计算确定出被测物体所在的ニ维坐标系下的位置。超声波定位整体定位精度较高，结构简单，但超声波受多径效应和非视距传播影响很大，同时需要大量的底层硬件设施投资，成本太高。3.蓝牙技木。蓝牙技木通过测量信号强度进行定位。这是ー种短距离低功耗的无线传输技术，在室内安装适当的蓝牙局域网接入点，把网络配置成基于多用户的基础网络连接模式，并保证蓝牙局域网接入点始終是这个微微网(Piconet)的主设备，就可以获得用户的位置信息。蓝牙技术主要应用于小范围定位，例如单层大厅或仓库。
技术实现思路
鉴于上述技术问题，本专利技术提供了一种基于UWB技术的楼宇定位方法。该方法通过结合RFID技术来实现对楼宇人员的定位。由于方法中涉及UWB技术，作为ー种高速、低成本和低功耗，抗多径干扰、穿透能力強的新兴无线通信技木。UWB信号是带宽大于500MHz或基带带宽和载波频率的比值大于O. 2的脉冲信号，具有很宽的频带范围，频带从3. IGHz 10. 6GHz，并限制信号的发射功率在-41dBm以下。这样使得其在符合IEEE802. 15. 4a的低速低功率传输的情况下非常适合应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪，能提供十分精确的定位精度。本专利技术的具体技术方案如下基于UWB技术的楼宇定位方法，包括TOA距离估计和模糊逻辑的权值选取两个步骤；所述TOA距离估计是利用检测接收信号中的直达路径的到达时间，来測量通信收发节点间的距离，具体来说就是对于ー个单路径加性白噪声信道条件，利用TOA测距的距离估计根均方差，即采用公式权利要求1.基于UWB技术的楼宇定位方法，其特征在于，包括TOA距离估计和模糊逻辑的权值选取两个步骤； 所述TOA距离估计是利用检测接收信号中的直达路径的到达时间，来测量通信收发节 点间的距离，利用公> , c 和β □ ^^计算得出。所述模糊逻辑的权值选取步骤还包括 (1)设UWB信号在Ttl时刻被发送，在接收端节点接收到的首次到达信号和幅度最强信号的到达时刻分别为TjPTs，通过公式T= α * Tf+(l-a) · Ts来计算得出直达信号到达时刻； (2)使用模糊逻辑技术来选取权值a，设首次到达信号和幅度最强信号的幅度分别为EdP Es，并定义E= Ef|/|ES|, Tr = (Tf-T0)/(Ts-T0)o民和I；为模糊逻辑函数的输入，a为输出； (3)当发射信号时刻Ttl= 0，在接收端分别记录下首次到达信号时刻Tf，幅度最强信号的到达时刻Ts，首次到达信号幅度Ef和幅度最强信号的幅度Es。分别计算出模糊逻辑的输入值EpTs，根据隶属函数，可以得到a ； (4)将Tf、Ts、α代入公式T= a · Tf+(I-a) · Ts,即可得到直达信号到达时刻T，进而结合公式R = c · (T-Ts)，计算出两点之间的距离。全文摘要本专利技术公开了一种基于UWB技术的楼宇定位方法。该方法包括TOA距离估计和模糊逻辑的权值选取两个步骤；即通过对首次到达信号时间和最强信号时间进行加权来得到直达信号到达时间，并采用模糊逻辑技术计算加权系数。实际数据表明，这样极大地提高定位精度。与传统的窄带定位系统相比，本专利技术方法具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。文档编号G01S11/02GK102662168SQ20121011337公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日专利技术者孙亚洲, 尹启刚 申请人:上海数卫电子有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尹启刚，孙亚洲，
申请(专利权)人：上海数卫电子有限公司，
类型：发明
国别省市：