[发明专利]百米级区域到达时间差的高精度定位方法

说明书

技术领域

本技术方案属于无线定位技术，具体是一种百米级区域到达时间差的高精度定位方法。 

背景技术

目前，常用于短距离(室内)无线定位的技术包括：蓝牙，WiFi，ZigBee，UWB等，蓝牙的主要器件和价格比较贵，而且对于复杂的环境，稳定性比较差；WiFi的通信距离只能小于90米，且容易受到干扰；而ZigBee尽管具有低成本，低功耗，通信效率高，但定位误差不稳定，可靠性较差；UWB通信距离近，一般有效距离大概10米，且价格昂贵。其中，测距技术和定位算法是核心技术，直接影响到产品的性能和价格。目前国内小范围(几十到几百米)无线传感器网络高精度的定位系统还是空白，而这个范围内的定位应用又非常迫切，比如：大楼火灾的预警、仓库中货物的管理、交通监控系统等。 

发明内容

技术问题：本发明是针对常用到达时间差的定位算法初始点选取复杂而提供的一种简单易行的方案。初始点选取简单有效，适用于大部分到达时间差的定位算法。 

发明目的：主要解决基于到达时间差的百米级区域(几十到几百米)无线传感器网络高精度定位算法的初值选取问题，以求在不降低定位精度的前提下提高计算效率，达到减少功耗的目的。 

技术方案：本技术方案实现基于到达时间差的定位技术。 

一种百米级区域到达时间差的高精度定位方法，设有N个锚节点，主控端通过接收到的在N个点中取两个的组合个数C 组时间差信息和锚节点的坐标信息进行定位，确定出目标点的坐标，具体步骤包括： 

1)布设和预处理 

101)在多边形区域的外围顶点和近中心点布设天线，以中心点为坐标原点，任意方向为X轴方向，垂直方向为Y轴方向；通过测量得到每个天线的坐标，即为锚节点坐标，目标位于多边形内，(例如图1四边形中PA，PB，PC，PD，PO五点，对应坐标(X_PA，Y_PA)，(X_PB，Y_PB)，(X_PC，Y_PC)，(X_PD，Y_PD)，(0，0)，T为目标点。) 

102)由两两锚节点的中垂线划分区域，得到多个区域块，按式(1)算得第i个区域的中心坐标(x₀，y₀)， 

x₀＝(x_max-x_min)/2   x_max＝max(x_t)  x_min＝min(x_t) 

y₀＝(y_max-y_min)/2   y_max＝max(y_t)  y_min＝min(y_t)    (1) 

(x_t，y_t)∈S 

S为每个区域点的集合；式(1)即可算出每个区域的顶点中横纵坐标的极值，让最大和最小值的一半作为区域的中心点坐标；将所有区域的中心点坐标存入一张表中(例如表1)，并和时间差正负信息相对应。其中-为负号，+为正号。数字和字母对应图1中数字和字母，AB表示目标到A点距离减去到B点距离； 

2、定位 

201)多自由度平差：测量值修正向量由以下公式得出：V＝-G^T(GG^T)^-1W，其中， 

w_p＝r_i，j-r_i，k+r_j，k