[发明专利]一种基于LORA的室内定位算法

说明书

本发明公开了一种基于LORA的室内定位算法，包括锚点所在位置、RSSI修正算法、查表法和基于信号到达时间差方法，属于定位算法技术领域，包括本发明科学合理，使用安全方便，本发明算法基于信号到达时间差方法，在系统初始搭建时建立相应的数据库，使用查表法解算双曲线交点，减少安全帽定位过程中的计算量以及坐标变换引入的误差，通过近距离时的RSSI修正算法，减少安全帽与锚点近距离时TDOA算法的误差。

技术领域

本发明涉及定位技术领域，具体是一种基于LORA的室内定位算法。

背景技术

目前室内定位方法主要有信号到达时间(TOA)，信号到达时间差(TDOA)，信号到达角度(AOA)以及接收信号强度(RSSI)等方法。其中信号到达时间差(TDOA)方法测量得到的是时间差而非绝对时间，这种方法只需锚点之间保持时间同步，不要求参考安全帽与锚点之间的严格的时间同步，使系统相对简化，所以在定位系统中应用最广。

TDOA定位即双曲线定位，二维定位中需要使用至少3个定位基站。通过测量标签到每两个基站之间的到达时间差即距离差，距离差等于常量即可绘制出双曲线，3个基站可以得到两个到达时间差，即可以得到两条双曲线，两条双曲线交点即可确定标签坐标。

锚点1，锚点2，锚点3为固定锚点，锚点中有GPS定位系统，可以获取锚点的GPS坐标，并通过GPS系统的秒脉冲输出，将三个锚点的系统时间进行同步，安全帽与三个锚点通过LORA传输定位数据包。

TDOA定位一般流程为：

1、锚点通过GPS系统进行系统时间同步；

2、安全帽发出定位数据包后，三个锚点接收信号到达时间戳Ta0,Ta1,Ta2；

3、三个锚点的到达时间戳汇总后计算出三个信号到达时间差Ta01＝Ta0-Ta1,Ta02＝Ta0-Ta2,Ta12＝Ta1-Ta2；

4、不考虑测量误差的情况下，以上的三个信号到达时间差，其中两个为有效值，可以作为位置计算的原始值，另外一个值为这两个值的相关函数，例如此处选择Ta01和Ta12作为有效原始值，则Ta02＝Ta01+Ta12；

5、如下图所示，根据Ta12与Ta02到达时间差的值可以画出两条双曲线，双曲线的交点A为安全帽定位位置结果。

现有技术的缺陷和不足：

在大范围安全帽定位的场景下，锚点位置获取是通过GPS定位系统获取，获取到的锚点坐标是在WGS-84等GPS坐标系下的坐标，并且安全帽位置展示到地图上时，也需要GPS坐标系下的坐标；

目前双曲线方程交点解算方法主要有Fang算法、Chan算法、Taylor算法等，这些算法是在平面直角坐标系下进行计算，所以需要将锚点的坐标从GPS坐标系转换为平面直角坐标系，然后计算出安全帽在平面直角坐标系下的位置坐标，然后再将安全帽的位置坐标从平面直角坐标系转换为GPS坐标系；

在以上坐标系的转换过程中，每经过一次坐标转换，都会增加系统计算量，也会损失一定的精度，会造成系统计算量增加以及精度变差的现象；

使用信号到达时间差(TDOA)方法获取安全帽位置时，若安全帽距离某一个锚点较近时(距离小于15米)，由于TDOA双曲线的曲率很大以及时间测量精度的限制，从而造成安全帽定位的误差增大，分辨率降低。

所以，需要一种基于LORA的安全帽室内定位算法解决问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于LORA的室内定位算法，以解决现有技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于LORA的室内定位算法，其特征在于：包括以下步骤：