[发明专利]一种基于路径匹配的室内无线定位方法

摘要

本发明提供一种基于路径匹配的室内无线定位方法，包括以下步骤对移动路径进行预定义；对移动路径进行跟踪；对移动路径进行匹配；对系统误差进行修正，获得最终室内定位结果。本发明解决了室内无线定位的高精度、抗干扰等问题，用于室内工作人员或机器人的精确定位，对移动路径进行跟踪和匹配，在人员或机器人误入危险区域时发出告警，特别适合电力设备巡检对定位准确性和抗干扰性的要求。

主权项

一种基于路径匹配的室内无线定位方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：对移动路径进行预定义；步骤2：对移动路径进行跟踪；步骤3：对移动路径进行匹配；步骤4：对系统误差进行修正，获得最终室内定位结果；所述步骤1中，根据室内建筑格局、设备布置和工作要求，对无线定位终端的移动路径进行预定义；有：R(x,y)=r1(xa1,ya1,xb1,yb1,l1)r2(xa2,ya2,xb2,yb2,l2)...ri(xai,yai,xbi,ybi,li)...rn(xan,yan,xbn,ybn,ln),x∈X,y∈Y---(1)]]>其中，R(x,y)表示无线定位终端的移动路径，其由n条连续直线段组成，ri表示第1至n条直线路径；工作人员或机器人移动的起点为(xai,yai)，终点为(xbi,ybi)，起点和终点决定了无线定位终端的移动路径；ln表示移动路径的最大偏差范围；X，Y分别为进行定位的室内区域的横向和纵向的最大定位范围；所述步骤2中，对无线定位终端采集的关于工作人员或机器人的定位信号进行处理，基于超宽带无线获得时间数据，通过TOA定位算法得到无线定位终端位置，即无线定位终端的位置为T(x,y)，在式(1)中预定义的移动路径集合中查询出当前应遵守的直线路径ri，以设定周期进行重复采样，就得到在直线路径ri中无线定位终端的实际移动路径ri′，有：r′i＝T1，T2，…，Tj，…，Tm  (2)其中，Tj表示第j次采样得到的无线定位终端的位置，m表示采样次数；所述步骤3中，在无线定位终端沿直线路径ri移动的过程中，求实际移动路径r′i中一系列定位点到直线路径ri的偏差值，即式(2)中[T1，T2，…，Tj，…，Tm]到直线路径ri的最近距离[|d1|，|d2|，…，|dj|，…，|dm|]，从而得到定位误差的平均值ε和标准差σ，有：ϵ=1mΣi=1m(dj)---(3)]]>σ=1mΣj=1m(dj-ϵ)2---(4)]]>其中，平均值ε反映了基于超宽带无线和TOA定位算法得到的定位数据与实际位置之间的偏差，标准差σ反应了偏差的范围；为了消除超宽带无线脉冲信号在多径传播、非视距传播条件下的偏差，基于σ设定偏差门限λ＝Mσ，M取3或4，当定位点的偏差值|dj|大于偏差门限λ时，则认为该定位数据受到干扰，重新执行步骤2采集定位信号；所述步骤4包括以下步骤：步骤4‑1：使用加权移动平均法对误差进行平滑处理，即对采样过程的最后5个位置[Tm‑4，Tm‑3，Tm‑2，Tm‑1，Tm]到直线路径ri的偏差值[|dm‑4|，|dm‑3|，|dm‑2|，|dm‑1|，|dm|]进行加权移动平均，得到系统误差修正值δm，有：δm=Σj=m-4m(ωjdj)---(5)]]>其中，ωj表示权重因数，使用高斯函数生成；步骤4‑2：对应于实际移动路径ri′中的定位点，即式(2)中[T1，T2，…，Tj，…，Tm]，将δm作为定位点Tm的修正值，定位点Tm到直线路径ri的偏差由|dm|修正为：Dm＝|dm|‑δm  (6)；在进行系统误差修正后，即可获得当前的精确定位信息；若Dm大于当前移动路径的最大偏差范围kn，则认为工作人员或机器人偏离预定义的移动路径，发出告警。