[发明专利]基于相位差欧氏距离测距的加权最小二乘室内定位方法

说明书

本发明公开一种基于相位差欧氏距离测距的加权最小二乘室内定位算法，包括：布置定位RFID阅读器和参考标签；利用阅读器接收到的相位差估计阅读器与标签之间的距离，把多径效应、高斯白噪声引起的测距误差等效为高斯分布，参考标签与各个阅读器之间的估计距离与实际距离之间偏差的均值和方差构成高斯分布参量的位置参数和尺度参数；参考标签与待定位标签距离估计；以待定位标签与阅读器、参考标签之间距离估计误差的方差的倒数作为加权因子，运用加权最小二乘算法求解定位问题。本发明具有精度较高的特点。

技术领域

本发明涉及一种室内定位问题。

背景技术

定位技术为人们的生活带来了极大的便利，近年来随着物联网的迅猛发展，人们对定位的需求越来越高，室内定位技术的应用也更加广泛。基于卫星的定位技术和基于移动蜂窝网的定位技术受建筑物的影响很大，在学校、仓库、商场等建筑物相对集中的场景中定位精度将会大大降低，无法满足高精度的定位需求。

在室内定位中，电磁波在传输过程中遇到地面、天花板、墙壁、障碍物等会发生反射而产生多径效应，多径效应导致接收机接收到的信号的能量、相位、时间等信息发生改变，从而对定位结果产生严重的干扰。

在当前的定位技术中，主要有红外线定位技术、超声波室内定位技术、蓝牙室内定位技术、WIFI室内定位技术、ZigBee室内定位技术、计算机视觉定位技术、超宽带室内定位技术、UHFRFID室内定位技术等。其中，基于RFID的定位技术具有成本低、精度高、实时性强的优点，并且不需要预先建立指纹库，后期维护的工作量比较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种维护工作量比较小，精度较高的室内定位算法。技术方案如下：

一种基于相位差欧氏距离测距的加权最小二乘室内定位算法，包括下列步骤：

1)布置定位场景：在所需定位的场景的不同位置布置至少三个RFID阅读器，并铺设参考标签；

2)阅读器与待定位标签距离估计：利用阅读器接收到的相位差估计阅读器与标签之间的距离，把多径效应、高斯白噪声引起的测距误差等效为高斯分布，参考标签与各个阅读器之间的估计距离与实际距离之间偏差的均值和方差构成高斯分布参量的位置参数和尺度参数；

3)参考标签与待定位标签距离估计：构造标签的相位差矩阵，对参考标签之间的实际距离与相位差欧式距离进行拟合，求解出d_ij＝a·E_ij+b的待定系数a和b，其中，d_ij为第i个参考标签与第j个参考标签之间的实际距离，E_ij为第i个参考标签与第j个参考标签之间的相位差欧式距离；把多径效应、相位差欧氏距离拟合以及高斯白噪声引起的测距误差等效为高斯分布，任意一个参考标签与其他参考标签之间通过线性拟合的估计距离与实际距离之间的偏差的均值和方差构成高斯分布参量的位置参数和尺度参数；

4)以待定位标签与阅读器、参考标签之间距离估计误差的方差的倒数作为加权因子，运用加权最小二乘算法求解定位问题。

本发明可以缓解室内定位中多径效应和高斯白噪声对定位结果的影响，不需要建立指纹库，也不需要预先了解环境的具体情况，参考标签与待定位标签之间的距离估计利用相位差欧氏距离拟合，将多径效应、高斯白噪声、相位差欧氏距离拟合引起的距离估计误差等效为高斯分布，然后运用加权最小二乘求解定位问题，提高定位的精度。

附图说明

图1示出了本发明定位场景示意图。

图2示出了阅读器距离估计误差曲线。

图3示出了参考标签距离估计误差曲线。

图4示出了定位性能对比图。

具体实施方式