[发明专利]一种频率自适应的轮椅室内定位方法

说明书

本发明涉及一种频率自适应的轮椅室内定位方法，室内安装三个轮椅定位UWB基站，轮椅上安装频率自适应选择的室内轮椅定位装置；三个UWB定位基站发射器依次在短时间发射多个UWB频段信号至房屋空间，频率自适应选择的室内轮椅定位装置接收经三个UWB定位基站发出的带标签的UWB信号，并以飞行时间排序；随后任意一轮椅定位UWB基站的接收端都会收到基站与目标轮椅两组信号序列；频率自适应选择的室内轮椅定位装置依据空间电磁波状况判断房间最优定位频率；对比上述信号及标签排序，并参照存储数值的平均值自适应选择接收工作频率，通过飞行时间与信号序列，在室内笛卡尔坐标系进行目标轮椅与三个轮椅定位UWB基站间距离判断房间大小，得出目标轮椅精确位置。

技术领域

本发明属于精确定位技术领域，涉及室内轮椅定位，更具体地，涉及一种频率自适应的轮椅室内定位方法。

背景技术

近几年来集成电子技术、定位技术和通信技术蓬勃发展，室内定位技术正在成为国内外科研人员研究的热点。常见室内定位技术包括Bluetooth信标技术、超声波测距定位、ZigBee和WiFi定位技术等，但是这些技术在室内移动物体定位中存在诸多问题。超宽带技术UWB(Ultra Wide Band，UWB)是一种无线通信技术，被普遍认为是未来构建室内精确定位的技术手段，上世纪60年代首先应用于雷达技术中。超宽带技术UWB的本质是利用极窄带脉冲进行终端间握手，即没有实际载波，只是进行纳秒级脉冲的收发，从而进行信息的传递。UWB技术具有安全性高、功耗低、系统简便、抗多径效应等优点，能够满足室内物体精确定位，主要用以解决室内等特殊环境等的定位问题。并且由于空间电磁场的复杂性，以及不同频段的信道衰落方式各异，单一频点信道在定位时会发生错传、误传和漏传的问题。同样，在室内轮椅定位过程中，天线对整个定位系统的效率是非常重要的。众所周知，天线长度随频率的降低而逐渐变长，其差异还是十分明显的。研究表明，不同房间面积、屋内陈设都不相同，UWB信号传输效率有所不同，不同房间内定位的最优传输工作频率亦不相同，且使用单一频率的室内定位装置极容易被同频段其他大功率设备所干扰。同时，鉴于目前信道频谱资源占用率较高，多终端室内定位难度较大，如何在复杂电磁环境频率中选择出定位最优频率是亟待解决的问题。

在现有技术中，轮椅在室内中定位主要依赖于静态地图扫描、SLAM技术、UWB技术相结合。在实际应用中，现有UWB定位装置主要存在以下问题：

1、室内电磁环境复杂，家用电器金属物体等较多。电磁波能量的强弱会给室内UWB定位系统造成不同程度干扰，使定位误差增大，定位精度降低。

2、不同室内的环境安装定位基站的位置均有差异，室内定位利用不少于三个基站作为测量基准点，是轮椅定位的“核心”。现有技术中对基站位置、高度等具有较明确的的设置规定，位置不能随意设置。

3、现有的室内定位装置大多使用板载微带天线，当定位装置安装在轮椅上后，其辐射方向为全向辐射，即辐射方向性不强，衰减较大。

4、智能化轮椅定位和通信其涵盖的频带包括：工业-科学-医疗(ISM)和超宽带技术UWB等。而目前的轮椅定位设备大部分使用单一频点信道，功能单一，其带宽受限且抗干扰能力较弱。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种频率自适应的轮椅室内定位方法。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种频率自适应的轮椅室内定位方法，其特征在于，按以下步骤实施：

1)在室内设置三个轮椅定位UWB基站，在每个轮椅定位UWB基站装置中有发射器、接收器和数据终端，在轮椅上安装有频率自适应选择室内轮椅定位装置；