[发明专利]一种基于路径匹配的室内无线定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种定位方法，具体讲涉及一种在室内局域范围内，对按照固定路径移动的人员或机器人进行精确无线定位的方法。

背景技术

在工业运行环境和设备检修作业中的精确引导和定位，可以有效防止工作人员误入危险区域，保障人身安全。目前主要的定位技术是基于GPS、北斗的卫星定位，但卫星定位受终端所在环境影响较大，当用户在室内或地下时，定位精度将会大大降低，甚至无法完成定位。超宽带无线(UWB)技术是近年来提出的室内高精度无线定位技术，具有高达纳秒级别的时间分辨能力，结合基于到达时间的测距算法，理论上可以获得厘米级的定位精度，可以满足工业应用的定位需求。

与室外环境相比，室内工作环境更为复杂。UWB信号传播过程中的多径传播、非视距传播是定位精度下降的最主要原因，在电力设备巡检应用中，电磁干扰对UWB的定位精度也会造成一定影响。上述因素对室内无线定位产生两种干扰：一是形成类似白噪声的系统误差，降低室内无线定位精度；另一方面，偶尔产生的较大干扰，会影响定位的稳定性，特别是在人员或机器人在室内移动的情况下，经常发生运动轨迹出现不合理的异常变动，引起系统误报警的问题。

申请号为200410067531.9的发明专利公开了一种无线局域网终端设备室内定位方法，主要给出了无线局域网室内定位环境构造方法、无线局域网室内定位参数选择方法、无线局域网室内定位终端定位方法，基于无线局域网实现室内局域范围的定位，并未考虑室内复杂环境对无线定位信号的影响；

另外，申请号为201210269419.8的发明专利公开了一种基于路径规则和预测的室内人员定位系统及方法，给出了基于路径规则和预测，基于修正点匹配库提高定位精度的方法，但该方法基于无线接收信号场强(RSSI)进行定位，需要预先对室内的RSSI分布进行观测，形成修正点匹配库，在室内设备布局发生调整、电磁干扰的条件下，RSSI分布会发生变化，使修正点匹配库不能反映实际情况。

发明内容

为了解决室内无线定位的高精度、抗干扰等问题，需要从应用需求出发，本发明提出一种基于路径匹配的室内无线定位方法，用于室内工作人员或机器人的精确定位，对移动路径进行跟踪和匹配，在人员或机器人误入危险区域时发出告警，特别适合电力设备巡检对定位准确性和抗干扰性的要求。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种基于路径匹配的室内无线定位方法，所述方法包括以下步骤：

步骤I：对移动路径进行预定义；

步骤2：对移动路径进行跟踪；

步骤3：对移动路径进行匹配；

步骤4：对系统误差进行修正，获得最终室内定位结果。

所述步骤1中，根据室内建筑格局、设备布置和工作要求，对无线定位终端的移动路径进行预定义；有：

其中，R(x，y)表示无线定位终端的移动路径，其由n条连续直线段组成，r_i表示第1至n条直线路径；工作人员或机器人移动的起点为(x_ai，y_ai)，终点为(x_bi，y_bi)，起点和终点决定了无线定位终端的移动路径；l_n表示移动路径的最大偏差范围；X，Y分别为进行定位的室内区域的横向和纵向的最大定位范围。

所述步骤1中，所述步骤2中，对无线定位终端采集的关于工作人员或机器人的定位信号进行处理，基于超宽带无线获得时间数据，通过TOA定位算法得到无线定位终端位置，即无线定位终端的位置为T(x，y)，在式(1)中预定义的移动路径集合中查询出当前应遵守的直线路径r_i，以设定周期进行重复采样，就得到在直线路径r_i中无线定位终端的实际移动路径r′_i，有：

r′_i＝T₁，T₂，…，T_j，…，T_m(2)

其中，T_j表示第j次采样得到的无线定位终端的位置，m表示采样次数。