[发明专利]基于卡尔曼滤波器和航位推测法的核电站无线定位系统

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于卡尔曼滤波器和航位推测法的核电站无线定位系统。

背景技术

基于WIFI(IEEE 802.11系列标准)的室内定位技术在核电站应用，在国内目前尚处于初期阶段。因核电站对电磁环境的特殊要求，以及建筑拓扑结构的特殊性等等，都使得核电站的无线网络环境大大不同于常见的民用环境。

基于WIFI的室内定位技术，在采用指纹比对方法进行定位时，很大程度上依赖其指纹库的建立。目前，建立指纹库主要包括基于信号传播模型和实地勘测两种，其中：

(1)基于信号传播模型方法利用信号在空气中进行传播所统计出来的模型及相应参数，对定位区域中每一坐标，计算出某接入点(Access Point，AP)到该坐标的信号强度指示(Received Signal Strength Indicator，RSSI)值。但是由于室内各种影响信号传播的因素存在(例如各种厚度的墙、带门或门洞的墙、及家具等)，需要考虑做特殊处理的情况很多。此外，无线信号在经过反射、衍射、散射后，简单的传播模型很难将这些情况描述清楚。核电站筑拓扑结构的复杂性和采用建筑材料的特殊性更使得基于信号传播模型方法困难重重。

(2)实地勘测方法基于实地勘测信号强度值构建指纹库，是不需要室内传播模型的，因而就不需要对传播模型的参数进行估计。但在实时定位前需要对定位区域进行离线阶段的实地信号勘测，采集定位区域选取的各个参考点位置上的RSSI强度值作为指纹特征。当采用通常的指纹比对方法进行定位时，选取参考点的密度对定位精度有很大影响。但一旦勘测点增加，其工程量和复杂度都相应增加。尤其在复杂敏感的核电站各厂房内进行现场勘测，由于从核电站基础建设、无线覆盖实施、到开始装填核燃料准备发电，均有一定的时间窗口，选取大量勘测点的勘测工作几乎不可能。

由此可见，采用指纹比对方法在核电站环境进行室内定位，其实用性存在局限。

此外，近年来发展迅速的利用MEMS(微机电系统)传感器的惯性导航系统在室内定位中也有应用。惯性导航属于航位推测(Dead Reckoning，DR)式的导航方法，其原理是，对加速度计的测量值进行二重积分求解方位信息。采用高精度惯性测量单元的惯性导航系统，其应用于定位时，定位精度也很高。而高精度的惯性测量单元，由于成本、体积、功耗等原因尚无法广泛使用。一般来说，采用低成本如基于MEMS传感器的惯性导航系统误差随时间积累，当计算二重积分时，将带来很大的位置漂移，无法长时间单独工作。我们将采用以下个人航位推测(Personal Dead Reckoning，PDR)算法。

通常认为人的行走运动为二维运动，其基本原理为平面几何法。在采样周期很短的情况下，人的行走为直线运动，得知某一时刻位置信息，就可以推出前一时刻或下一时刻位置信息和采样周期内行人的位移量。一般地，已知初始位置(x₀，y₀)，我们有向后推测的递推式，

xk=x0+Σi=1kDisinψi]]>

yk=y0+Σi=1kDicosψi]]>   k＝1，2，3，...