[发明专利]一种基于测距误差矫正的室内定位方法

说明书

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。

技术领域

本发明涉及无线定位领域，尤其是一种室内定位方法。

背景技术

近年来随着无线通信技术和无线网络的快速发展，使得人们对于室内定位的需求日益增加。RFID,WIFI,UWB等各种形式的无线信号早已应用于室内定位领域，但室内环境场景复杂，物体多，空间小的固有属性给室内定位的研究带来了很大的挑战。

目前为止，室内定位技术主要分为指纹匹配以及测距两种方法，可达到3～4米的定位精度。指纹匹配定位方法需要首先建立完备的指纹库，其定位精度依赖于采样密度以及复杂的匹配算法，并且室内区域的指纹数据不稳定会发生变化，需要对指纹库进行及时更新，维护较为繁琐。测距定位方法与此相比较，因其大量减少了建立与维护指纹库所需的工作量更得到研究者的青睐。

到达时间(TOA，Time of Arrival)是最基本的测距技术之一，其基本原理是通过测量定位节点(AP，Access Points)与待测未知移动终端(MT，Mobile Terminal)的信号发送和接收时间，来计算二者之间的距离。由于室内环境的复杂性，大多数的定位测量都处于非视距的环境下，无线信号经过反射，折射等造成信号的多径衰落，导致测量结果产生偏差。此外，信道中的噪声也会产生相应的测距误差。这些测距误差将会对最终的定位结果产生影响。

依据现有资料，研究者一般从以下两方面来减小误差。一是通过增加定位节点数量来提高信号质量；二是通过对接收到的信号强度进行分类再矫正。但这两种方法技术复杂，成本高，并且没有达到理想效果。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明从测距误差入手，提出测距误差补偿值这一概念，对测距值进行矫正，然后进行定位，实现定位精度的提高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案的详细步骤如下：

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～d_c，d_c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；