[发明专利]一种基于UWB的室内非视距快速定位方法

说明书

本发明公开了一种基于UWB的室内非视距快速定位方法，克服了室内非视距定位仍需改善问题。该发明含有步骤1、构造辅助节点的RSSI向量R1和R2,设置判定定位匹配的适应函数F、判别阈值ε以及误差角度E_β，设置累计旋转角度α的初始值为0；步骤2、根据适应函数F是否小于判别阈值ε来确定辅助节点的旋转，并记录旋转角度θ；步骤3、根据第一对辅助节点的节点N的旋转角度θ_N，更新RSSI向量R1和累计旋转角度α；步骤4、设两对辅助节点的交点坐标R为未知节点A的预测位置,通过误差角度E_β计算尾节点的模糊点。该技术使用辅助节点的位置更新，可快速高效的确定未知节点的位置。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于UWB的室内非视距快速定位方法。

背景技术

现有的定位技术主要有、超宽带定位技术、Wi-Fi指纹定位技术、蓝牙定位技术、基于惯性传感器的定位技术等，其中：

超宽带定位技术，使用很窄的脉冲信号，摒弃了传统通信所使用的载波信号。该技术在室内节点之间视距的情况下可以达到厘米级的测量精度，并且其结构简单，传输速度快，近几年被逐渐重视。但该技术对硬件的性能要求很高，在非视距的情况下，由于信号受到遮挡，使得定位精度十分不稳定，定位结果容易出现较大的误差。

Wi-Fi指纹定位技术，一种非测距的定位技术，该技术通过设置室内采样点，然后将每个采样点的 Wi-Fi信息进行记录，然后建立出离线的Wi-Fi指纹库。最后通过指纹匹配算法估算出当前的目标的位置。该方法的优点是成本较低，当时缺点也很明显，即定位前期需要大量的测量工作来建立指纹库，并且该算法对一些复杂的室内场景不适用容易被其他信号影响，定位精度也差强人意。

蓝牙定位技术，利用智能手机的蓝牙模块，借助在定位环境中部署的蓝牙基站进行定位。该技术定位精度最高可以达到亚米级，但是这种定位方法成本高，在复杂的环境中，稳定性不佳、受到噪声干扰后定位精度下降明显。

基于惯性传感器的定位技术，主要分为两种：一种是传统惯性传感器定位方法，另一种是行人航迹推算方法。这两种方法均需要惯性传感器的支持，通过采集到的惯性传感器的数据，然后通过数据计算法获取设备的位置信息。其中，传统惯性传感器定位方法利用牛顿运动定理，对加速度进行二次积分获得速度和位移，该方法的优点是不易受到外界环境的干扰，缺点是计算复杂度太高，不适合实时性较强的场景。同时由于惯性传感器本身的精度误差问题会对定位结果产生影响。并且随着时间的累积，累计误差会逐渐变大，使得定位精度逐渐下滑。行人航迹推算方法，是在已知起始点坐标的基础上，根据移动的位移和航向角来确定下一点的坐标，这种定位方法对加速度传感器的精度要求不高，但是，航向角却是陀螺仪积分得到的，陀螺仪本身由于硬件属性的原因，自身有漂移误差，转换到航向角就会产生很大的累计误差，并且该误差会随着时间的推移不断变大。使得定位结果不稳定。

超宽带定位技术、蓝牙定位技术等需要节点之间是视距的状态，但是在非视距情况下，传播信号的遮挡会对定位技术本身产生严重干扰。Wi-Fi指纹定位技术和基于惯性传感器的定位技术虽然一定程度上可以应用于非视距的定位，但是这些技术本身却有不同程度的缺陷，定位效果也不高。当前非视距定位方法主要有非视距误差补偿技术和定位增强技术。

非视距误差补偿技术，根据遮挡物材质的不同来确定不同的误差补偿。该技术优点是原理简单，但缺点是算法普适性不高，并且定位精度也不能保证。

定位增强技术，该技术将非视距误差和定位过程相结合，增强定位结果对测量值中的非视距误差的鲁棒性，从而减小非视距误差对定位结果的影响。该技术需要有较多的参考节点辅助定位，成本较大，并且定位精度不稳定。

现有的室内定位在非视距的环境下都不能达到理想的定位效果，并且对非视距误差的补偿是一种主流思路，但是该方法本身有很多的局限性，并且障碍物的材质不同也会导致最后定位结果的不稳定。所以设计一种即高效又具有普适性的室内非视距定位算法十分有必要。

发明内容