[发明专利]一种基于测距误差矫正的室内定位方法

摘要

本发明提供了一种基于测距误差矫正的室内定位方法，涉及无线定位领域，利用无线信号收发机对定位环境进行实际数据测量，建立误差补偿值与真实距离的函数模型，根据先验误差模型，对测距值赋予一个初始误差补偿值，建立定位方程并判断任意两定位圆的相对位置关系，若定位圆两两相交，则无需对测距值进行再次调整；若定位圆之间不两两相交，则根据建立的误差补偿值调整函数对预矫正后的测距值进行再次优化，最后，建立定位方程，得到最终的定位结果。本发明减小了测距误差，得到更为精确的定位结果，节约了定位的成本，测距误差先验模型构建简单，快速，适用性广，可移植性高。

主权项

1.一种基于测距误差矫正的室内定位方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：建立测距误差模型假定无线收发机之间的欧氏距离范围为0～dc，dc表示最大欧氏距离，所述无线收发机之间即AP与MT之间，设置密度为σ的采样点，σ单位为点/m2，对测距误差进行建模，在建模过程中，利用莱斯分布函数作为先验函数，拟合出不同欧式距离下的测距误差ε的概率密度函数p(ε)，统计不同真实欧氏距离d下的p(ε)即获得测距误差模型；步骤2：误差补偿值以及误差补偿函数的确定在某一WIFI传输信道中，假设收发机之间的真实欧氏距离为d，产生测距误差ε，因此未经矫正的测距结果为r＝d+ε；本发明对测距结果进行误差补偿，假设误差补偿值为μ，则误差补偿值μ以及误差补偿函数由如下步骤获得：1)在步骤1建立的测距误差模型中，选取区间[ε_l,ε_r]作为μ的求解区间，μ的求解区间通过设定区间概率参数α以及α₁确定，测距误差值落在区间[ε_l,ε_r]之外的概率为α，测距误差值小于ε_l的概率为α₁，测距误差值大于ε_r的概率为α‑α₁，当α以及α₁确定后，ε_l与ε_r可分别由和得到；2)在区间[ε_l,ε_r]内求解ε的均值作为测距误差补偿值μ，最终测距误差补偿值μ的表达式为3)采用曲线拟合法得到收发机间距d与误差补偿值μ的函数关系，即误差补偿函数，表示为d＝f(μ)，且由实验可知两者保持线性关系：d＝f(μ)＝kμ+b；步骤3：定位测距值的获取选择已经构建出测距误差模型的室内空间进行定位实验，启动定位装置，通过测量定位AP与MT之间的无线信号的TOA值t得到测距值r＝c·t；步骤4：测距误差预矫正获得测距值r时，通过函数关系d+μ＝f(μ)+μ＝r获得测距值r的初始误差补偿值μ，则测距误差预矫正结果为r*＝r‑μ；步骤5：误差补偿值μ调整根据定位圆之间出现的不同位置关系对测距误差补偿值进行调整；TOA定位至少需要不在同一直线上的三个AP点，假设预矫正后，任意两定位圆的半径分别为和其中i,j＝0,1,2i≠j，μ_i，μ_j为每次预矫正时测距值r_i和r_j分别对应的误差补偿值，令F(μ,λ)＝((μ+λ)/2+μ)/2表示误差补偿值的调整函数，其中，参数λ用于调整F(μ,λ)值的大小，其有两个取值λ_l、λ_r，λ_l和λ_r分别为区间[ε_l,ε_r]内小于μ和大于μ的两个值，当λ＝λ_l时，F(μ,λ_l)＜μ；当λ＝λ_r时，F(μ,λ_l)＞μ，令m为误差补偿值的调整次数，并且设定调整次数的上限值为M，具体的误差补偿值调整步骤如下：1)计算以及两圆的圆心距l_ij的大小；2)若补偿值满足定位条件，无需再调整，转至步骤6；若调整μ_i＝F(μ_i,λ_l)，μ_j＝F(μ_j,λ_l)；若时，则：a)若则μ_i＝F(μ_i,λ_r)，μ_j＝F(μ_j,λ_l)；b)若则μ_i＝F(μ_i,λ_l)，μ_j＝F(μ_j,λ_r)；3)采用步骤2)调整后的测距误差补偿值μ对原始的测距值重新进行r*＝r‑μ的矫正，得到新的矫正后的测距值r*，同时m加1；4)判断m是否达到上限值Ma)当m＜M时，跳转到该步骤中的2)，重新判断是否满足定位条件；b)当m≥M时，跳转到步骤3，重新获取测距值；步骤6：定位结果解算选用3个不在同一平面的AP，根据二维空间的欧氏距离公式建立定位方程组，采用质心算法进行解算，即可得到最终的MT定位结果。