[发明专利]基于扰动信道模型的虚拟插值定位方法

说明书

一种基于扰动信道模型的虚拟插值定位方法。其包括在待检测空间内呈网格状均匀布置信号接收器，将信号发射器分散部署在待检测空间内；获得各固定节点处实际信号值；当待定位信号接收器进入待检测空间后，获得此种情况下所有固定节点处信号接收器所反射出的信号值；选择与待定位信号接收器所反射出的信号值相似性最大的四个节点，将四个节点所在的网格作为待定位信号接收器的粗略位置；再基于扰动信道模型，估计该网格空间内均匀划分的各个节点处的虚拟信号接收器所反射出的信号值，通过比较虚拟信号值与待定位信号值的相似性，估计出待定位信号接收器位置等步骤。本发明方法的虚拟插值更接近实测数据，符合低成本、高精度的应用需求。

技术领域

本发明属于室内无线定位技术领域，特别是涉及一种基于扰动信道模型的虚拟插值定位方法。

背景技术

随着物联网技术的不断发展，基于位置的服务越来越引起人们的兴趣，但实时快速的高精度定位技术仍然是目前研究的重点及难点问题。传统的无线定位技术包括GPS、蓝牙、超声波、超宽带、Wi-Fi、计算机视觉、超高频射频识别(UHF RFID)等技术。其中对于室内环境下的定位技术，尤其是需要定位大量物品，人员等应用环境，无源UHF RFID凭借其非接触、造价低、易铺设、低功耗等优势，成为了近来年室内定位研究的热点。

由于室内无线信道复杂多变，无源UHF RFID定位技术中基于场景分析的定位方法是目前研究的重点方向之一，场景分析方法就是引入固定节点，在固定节点处部署位置信息已知的参考标签，通过比较参考标签与待定标签之间无线信号信息的近似度来选择邻近参考标签，并利用邻近参考标签估计出待定位标签的位置信息。固定节点位于均匀网格中的交点处，为提高定位精度，传统方法在预算条件允许的前提下会尽量增加固定节点部署的密度。但由于固定节点之间会产生互耦影响，密度过高时反而会降低邻近参考标签选择的准确性，进而导致定位精度下降，因此在不增加参考标签密度的前提下提高参考匹配性成为研究的重点问题。目前，已有研究引入虚拟参考标签的概念，通过估计虚拟节点处信号接收器所反射的信号值来增加参考匹配性，如此一来，既不增加参考标签铺设密度，减少标签天线耦合风险，又可提高匹配定位的准确性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于扰动信道模型的虚拟插值定位方法。

为了达到上述目的，本发明提供的基于扰动信道模型的虚拟插值定位方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)在待检测空间内以某一间距呈网格状均匀布置数个作为固定节点的信号接收器，给每个网格设定一个标号，并将信号发射器分散部署在待检测空间内；

2)利用信号发射器发射信号并接收各固定节点所反射出的信号，获得各固定节点所反射出的实际信号值；

3)当待定位信号接收器t附着于待定位目标而进入到待检测空间后，获得此种情况下所有固定节点所反射出的信号值，比较待定位信号接收器t所反射出的信号值与固定节点所反射出的信号值的相似性；

4)将上述所有相似性进行降序排序，选择相似性较大的固定节点作为邻近固定节点，并通过邻近固定节点确定出待定位信号接收器t所在网格的标号q；

5)根据上述待定位信号接收器t所在网格的标号q，在该网格内进行虚拟固定节点插值，以上述固定节点的间距四分之一作为虚拟固定节点的间距，并标记出由虚拟固定节点所划分的子网格的标号；在标号q的网格所包含的四个固定节点的位置、虚拟固定节点的位置以及该网格与信号发射器之间的距离均为已知的条件下，利用扰动信道模型估计出虚拟固定节点所反射的信号值，再比较待定位信号接收器t与虚拟固定节点所反射的信号值的相似性，选择相似性较高的虚拟固定节点作为邻近虚拟固定节点，由邻近虚拟固定节点确定出待定位信号接收器t所在的子网格，标号记为q₁；

6)按步骤5)的方法对标号q₁的子网格再进行虚拟固定节点插值，获得最终邻近虚拟固定节点，由最终邻近虚拟固定节点估计出待定位信号接收器t的坐标。