[发明专利]一种基于终端簇非测距的室内三维定位系统及方法

权利要求书

1.一种基于终端簇非测距的室内三维定位方法，其特征在于，该方法针对的基于终端簇的室内定位系统包含：室内接入节点T_t以及若干终端Q_p，p为终端编号，t为节点编号，且至少含有四个不在同一平面上的节点T₁、T₂、T₃和T₄，节点为待定位环境周围的基站，以终端Q₁表示区域内若干终端中任意一待定位终端，终端Q₁为具有读写功能的装置；该室内定位方法包含：

(S100)所述节点以二级预编码方式发送信息：将任意一个节点T_t覆盖区域中的终端总数设为K，将该节点T_t覆盖区域中的终端划分为N个终端簇，设第q簇的终端数为K_q，q∈[1,2,…,N]，且通过节点T₁,T₂,T₃,T₄端分别进行基于二级预编码的发射，节点T₁,T₂,T₃,T₄发送的信息包括：节点的id和位置信息；

(S200)终端Q₁对接收到的来自节点T_t的信号进行检测；

(S300)对终端Q₁进行三维空间位置估计：通过加权的距离向量-跳段方法求得终端Q₁与T₁、T₂、T₃和T₄之间的距离l₁、l₂、l₃和l₄，分别以节点T₁、T₂、T₃和T₄为圆心，距离l₁、l₂、l₃和l₄为半径得到四个球，实际的终端Q₁在这四个球所围成的空间区域中；设定四个节点T₁、T₂、T₃和T₄的坐标分别为(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)、(x₃,y₃,z₃)和(x₄,y₄,z₄)，建立三维空间球面方程组，采用极大似然估计法解方程组，则终端Q₁的位置坐标为：

其中，上角标’表示求转置，上角标-1表示求逆，

其中，利用加权的DV-Hop方法估计终端Q₁到各节点的距离，终端Q₁到节点T₁、T₂、T₃和T₄的距离分别为：

l₁＝Hop_1Q·HopSize_Q

l₂＝Hop_2Q·HopSize_Q

l₃＝Hop_3Q·HopSize_Q

l₄＝Hop_4Q·HopSize_Q

式中，Hop1_Q、Hop2_Q、Hop3_Q和Hop4_Q分别为终端Q₁到节点T₁、T₂、T₃和T₄的最小跳数；HopSize_Q为距离终端Q₁最近的节点T_a的平均跳距；

式中，INT_t为终端Q₁到节点T_t的最小整数跳数；表示广义节点T_j+的信号强度因子，取该广义节点T_j+与上一跳广义节点T_j间的信道矩阵的谱范数的平方：j为广义节点号，j+为表示节点T_j的相邻上一跳节点的节点号，广义节点包括节点和伪节点，伪节点为除终端Q₁外的其它待定位终端；

式中，d_ta为节点T_a与节点T_t之间的距离。