[发明专利]一种信号波形未知的非合作目标无线定位的方法

说明书

技术领域

本发明属于一种室内定位技术，特别是一种对带未知无线信号波形的目标(非合作 目标)进行定位的方法。本发明通过利用已知无线信号源建立定位数据库、并配合识别 系统对带未知无线信号波形的一个及多个目标定位(位置估计)，该定位方法既可以克服 传统定位方法受多径传播和非直达波传播的负面影响，且接收器之间对时间的同步性要 求也不高，是一种低成本的定位方法。

背景技术

室内定位在医疗卫生、社会安全、公众服务及商业运营等领域具有重要的应用价值。 室内定位可以提高医疗卫生部门紧急服务和人员管理的现代化水平。在医院员工面对突 发情况时召集不到救助或看护人员不够等情况下，对医院的员工或被监护的病员提供定 位服务将起到决定性的作用；室内定位还可以有效改善医院的医疗条件、设备管理。较 大医院的医疗设备往往有成百上千件，从供应中心到麻醉病人的护理设备，经常需要知 道各种设备的具体位置，若在紧急情况下不能准确知道设备所处的位置，将对救治病员 十分不利甚至贻误救治时机。室内定位可以应用于监狱的管理，通过对犯人的位置信息 的管理和实时跟踪，可以有效的减少罪犯越狱的机会，荷兰位于莱利斯塔德市内的一座 监狱已经在使用室内定位系统；中国矿难时有发生，利用室内定位系统进行煤矿生产安 全监测监控、自动控制与企业管理系统等方面的信息化建设工作，在发生矿难时可以动 态掌握井下人员的分布及作业情况，进行人员精确定位，以便抢险救灾、安全救护。室 内定位还可以用于幼儿园管理幼儿或主题公园跟踪儿童，日本已经采用无线定位系统跟 踪孩童方位，防止儿童走失或被人拐卖。通过室内定位对贵重资产进行定位跟踪，将给 珠宝公司、博物馆、银行等带来巨大的益处。另外，室内定位还可以应用于车库中车辆 的管理以及大型工厂车间货物的管理。将室内定位进行扩展，将定位、通信、计算机信 息处理与控制等构成一个有机整体，更有利于多种信息的融合。

室内定位包括对带已知波形信号的合作目标及带未知波形信号的非合作目标的定 位。目前常用的定位方法有测距定位方法、测距差定位方法、测角定位方法和联合测距 测角定位方法，这些定位方法均属于参数化定位方法。此类方法要求距离、距离差、角 度等参数与目标位置之间的函数关系是已知的。然而，在室内环境中的非视距传输效应、 多径传播效应、信号衰减规律复杂等因素的影响下，利用接收信号测量的距离、距离差、 角度等参数不仅与目标位置有关，还与具体的室内信号传播环境有关。当具体的室内信 号传播环境未知时，首先利用接收信号进行距离、距离差、角度等参数估计，然后再确定 目标位置估计的参数化定位方法，其性能常常受到室内环境中的非视距传输效应、多径 传播效应、信号衰减规律复杂等因素的严重影响，而将这些因素当作负面因素并进行有 效抑制的处理方法十分复杂，因此难以满足实际应用对低成本、高精度定位性能的需要。

针对上述缺陷，采用基于定位环境接收信号强度(RSS)数据库的定位方法是一种利 用信号传播的强度特性进行非参数化定位的技术，这种非参数化定位技术的实施一般分 为两步，首先是采集所需定位区域内多个设定地点的RSS数据，以建立RSS数据库，每 一个RSS数据对应一个特定的位置；进行实时定位时则根据各信号接收器接收到的待定 位目标信号的RSS参数，采用匹配方法从RSS数据库中提取与之匹配的RSS参数，该RSS 参数所对应的位置即为待定位目标的位置。申请人在申请号为200910058721.7、发明名 称为《基于无线信道频域幅度响应的匹配定位方法》的专利文献中公开的技术即属于此 类技术。该技术在待定位目标上设置与建库信号完全相同的信号源，利用各个接收器与 待定位目标之间无线传播时信道频域幅度响应的空间差异性对信号源进行定位；虽然克 服了传统的参数化室内无线定位技术受非视距传输效应、多径传播效应、信号衰减规律 复杂等因素的影响，在一定程度上提高了定位精度；但该方法只能针对设有与建库信号 完全相同信号的合作目标进行定位，且只能确定待定位目标的位置、尤其对多目标而言 则不能判定(断)各具体目标的名称(即不能区别不同的待定位目标)。目前针对带未知 波形信号的非合作目标的定位仍然采用传统的参数化定位方法；因而仍存在受非视距传 输效应、多径传播效应、信号衰减规律复杂等因素影响，以及定位成本高等弊病。

发明内容