[发明专利]一种复杂环境中自适应的绝对定位方法及定位系统

说明书

本发明公开了一种复杂环境中自适应的绝对定位方法及定位系统，方法包括：在包含复杂环境的一定范围面积内抛洒含有无线收发模块和GPS定位模块的辅助定位装置，将能够确定GPS定位信息的辅助定位装置确定为基站节点，其余作为标签节点；采用TOA测距方法在基站节点和标签节点之间相互测距，建立测距方程；结合全质心法和最小二乘法对得到的测距方程进行优化，解算出所有标签节点的具体位置，组成节点定位网络；携带辅助定位装置的目标进入节点定位网络后，将标签节点和基站节点进行筛选分组，利用状态有效的节点对目标进行定位。本发明提供了一种面向复杂环境的更加机动、灵活的目标定位方法和装备，不同于传统相对定位，能获得相对可靠的绝对定位坐标。

技术领域

本发明涉及无线定位技术领域，具体涉及一种复杂环境中自适应的绝对定位方法及定位系统。

背景技术

目前定位技术主要有GPS定位、北斗定位、惯性导航定位以及无线网络定位，其中GPS定位和北斗定位适用于环境条件良好的场景，而在复杂多变的环境下GPS定位或北斗定位等卫星定位信号往往无法顺利传到局部地区，导致定位失败。惯性导航可以定位到目标点的绝对坐标位置，但是要求每一个目标点携带或安装惯性导航定位装置，且惯性导航装置成本较高，难以得到普遍应用。无线网络定位技术如红外线定位、射频识别定位、蓝牙等技术则比较容易受到电磁干扰，稳定性差，定位精度不高，也不适用于复杂环境的定位。超宽带定位技术具有抗噪声能力强、多径分辨力高、可以穿透等优点，在无线定位方面有很大的优势。从现有的技术上如果在GPS信号无法定位的区域，一般都是通过一定的定位方法在该区域内获得相对于某个参照物的相对位置，在全球的全局范围内来看，我们无法确定他具体的由经纬度决定的绝对位置。若进入无信号的丛林，房屋，发生突发状况，则在救援、增援方面就会造成很大的困扰。基于此必须发展更机动、灵活，适合复杂场景的定位方法和装备。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明提供了一种复杂环境中自适应的绝对定位方法，目标进入复杂环境时可以连续得到其准确的绝对位置，是一种更加机动、灵活的定位方法。

本发明的另一目的在于提供一种用于复杂环境中自适应定位的绝对定位系统。

技术方案：根据本发明的第一方面，提供一种复杂环境中自适应的绝对定位方法，包括如下步骤：

(1)在包含复杂环境的一定范围面积内抛洒含有无线收发模块和GPS定位模块的辅助定位装置，将能够确定GPS定位信息的辅助定位装置确定为基站节点，其余作为标签节点；

(2)采用TOA测距方法在基站节点和标签节点之间相互测距，建立测距方程；

(3)结合全质心法和最小二乘法对得到的测距方程进行优化，解算出所有标签节点的具体位置，组成节点定位网络；

(4)携带辅助定位装置的目标进入节点定位网络后，将标签节点和基站节点进行筛选分组，利用状态有效的节点对目标进行定位。

进一步地，所述步骤(2)包括：

设T₁时刻，基站节点i向标签节点j发送询问指令，T₂时刻标签节点j收到询问指令，T₃时刻标签节点j向基站节点i发送应答指令时刻，T₄为基站节点i收到应答指令的时刻，光速为C，利用异步TOA原理得到基站节点i与标签节点j之间距离d_i为：

假设第i个基站节点的位置坐标为(x_i，y_i)，未知的标签节点位置坐标为(x，y)，则未知的标签节点与第i个基站节点之间的距离表达式为：

所述步骤(3)包括：

设有m个基站节点，根据式(2)得到各基站节点与所述未知的标签节点的距离表达式：