[发明专利]一种基于无线网络的移动节点组合定位方法

说明书

本发明公开了一种基于无线网络的移动节点组合定位方法，包括如下步骤：步骤1，进行CSS线性调频扩频测距，获得测距样本并计算样本均值步骤2，利用步骤1得到的样本均值进行非视距判决，获得移动节点在t时刻的可视状态；步骤3，建立移动节点的运动模型，求取移动节点在t+1时刻的位置；步骤4，对移动节点进行组合定位。该方法通过设计一种基于马尔可夫Markov模型的非视距(non‑line‑of‑sight)检测算法，来实现非视距状态检测以消除非视距误差对定位的影响；同时，提出基于卡尔曼滤波KF的组合定位方法，实现CSS(Chirp‑Spread‑Spectrum)定位和惯性传感器定位的融合，实现了一种高精度、低复杂度的组合定位方法。

技术领域

本发明涉及属于无线网络定位领域，特别是一种基于无线网络的移动节点组合定位方法。

背景技术

室内环境存在非视距、多径、干扰多变等因素，常用的蜂窝定位、GPS定位等技术不能很好地满足室内高精度定位需求。同时，随着无线局域网、物联网、智能终端的蓬勃发展，人们对室内定位的需求与日俱增，高定位精度、低复杂度的室内定位方法已成为研究热点。

现有室内定位技术主要有：Wi-Fi定位技术、超声波定位技术、UWB(Ultra-Wideband)定位技术、RFID定位技术、视觉定位技术等。其中，Wi-Fi定位技术精度不高，且需要定位区域内有足够多的Wi-Fi接入点；超声波定位技术精度高，但要求定位环境为可视距环境，且需要大量的底层硬件设施，成本太高；UWB定位技术抗干扰能力强，定位精度高，但要求高精度的时钟同步且信号收发装置昂贵；RFID定位技术通常需要采用无线信号传输模型，因此其定位精度会随定位环境实时变化；视觉定位技术要求所定位目标与探测器直接线性可视，应用局限。

最近，线性调频扩频(Chirp Spread Spectrum，CSS)技术被IEEE 802.15.4a标准所采纳，成为一种应用于室内定位的新型技术。该技术支持精确测距，并且定位算法实现简单，可实现室内非视距环境下的定位，非常适合应用于室内定位。但是该技术应用于室内定位仍存在以下问题亟需解决：(1)多径、非视距等因素导致CSS测距误差较大，严重降低了定位精度；(2)CSS信号室内局部盲区导致CSS定位失效和不连续，需要其他定位技术补充。

最近，随着基于MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)技术的惯性传感器在智能终端上的广泛应用，惯性传感器定位技术成为研究热点。其优点是低成本、自主式和短时间内定位精度高，可以有效弥补CSS信号盲区导致的定位不连续。基于上述考虑，利用CSS定位技术和惯性传感器定位技术的互补特性，可有效解决由多径、非视距等因素引起的定位误差和由信号盲区导致的定位不连续问题。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于无线网络的移动节点组合定位方法。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于无线网络的移动节点组合定位方法，包括如下步骤：

步骤1，进行CSS线性调频扩频测距，获得测距样本并计算样本均值

步骤2，利用步骤1得到的样本均值进行非视距判决，获得移动节点在t(t≥0)时刻的可视状态；

步骤3，建立移动节点的运动模型，求取移动节点在t+1时刻的位置；

步骤4，对移动节点进行组合定位。

其中，步骤1包括如下步骤：

步骤1-1，采用CSS线性调频扩频测距的双边双向测距技术测量移动节点与参考节点之间的距离，获得N个测距样本，用表示，其中表示该移动节点与参考节点j之间第k次测距样本；

步骤1-2，采用如下公式求取N个测距样本的样本均值