[发明专利]一种室内目标与散射体位置优化的迭代方法

说明书

本发明公开了一种室内目标与散射体位置优化的迭代方法。首先根据多径信号传播特性构造室内散射体和单AP的多径信号传播模型；其次，利用多径信号参数差分Δtof与单AP、目标和各散射体间的位置关系构建目标位置关于各散射体的差分Δtof方程，将定位系统性能优化问题转化为加权最小二乘的求解问题；最后，利用WLS算法进行迭代来求解差分Δtof方程以获取散射体和目标的最终估计位置。本专利基于WLS算法提出了一种室内目标与散射体位置优化迭代方法，该方法解决了多径环境下定位精度低的问题，可在降低设备部署开销的同时增强定位系统的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及室内定位技术领域，具体涉及一种室内目标与散射体位置优化的迭代方法。

背景技术

在技术发展、需求变更、产业融合等因素的综合演变下，伴随着无线通信、物联网、人工智能等多行业的碰撞，室外定位技术已经不能满足人们对位置信息的需求。室内定位技术的发展逐渐呈现为多种定位技术融合、室内外定位技术一体化的发展趋势。室内定位产业链由单线向网状结构拓展和延伸，进而向定位精度更高的室内定位系统发展。目前，在室内定位领域的研究中，通常借助信号参数信息如接收信号强度(RSS,Received SignalStrength)，信号到达角(AOA,Angle of Arrival)，信号到达时间(ToF,Time of Flight)或者结合运动传感器数据融合信息来进行位置估算。为了提高定位技术的精度，通常使用细粒度参数比如飞行时间和到达角等作为定位系统的信号参数。为了提高了基于AoA定位算法的估计精度，通常需要在测试环境中部署多个AP，这将会增加设备成本的投入，于是基于单AP的定位方法逐渐被人们应用于各类定位系统中。

在室内复杂的环境中，非视距传播是影响WLAN定位精度的主要因素，目前对WLAN非视距的定位研究主要包括：非视距鉴别算法、基于散射体信息的非视距定位算法、增加不等式约束的非视距定位方法。其中基于散射体信道模型和基于散射体几何位置关系的多径信息为室内定位技术提供了新思路。在定位过程中，多径信息往往被认为是干扰信息，因此研究人员通常采用一些技术来抑制这部分信息，同时通过部署相关定位设备以提高系统定位精度。信号在室内环境中借助各种散射体进行传播时，多路径信号中包含着丰富的可以反映室内环境变化的几何信息，因此，可以结合散射体的这种传播特性用来辅助定位目标以及散射体的位置。

针对现有室内定位技术已经难以满足单AP定位系统许多性能要求的问题，本文提出了一种室内目标与散射体位置优化迭代方法。该方法一方面降低了定位算法中需要多个AP以及专用的多阵列天线设备的部署开销，另一方面利用了室内环境中简便易得的散射体位置信息来构建目标位置关于各散射体的差分Δtof方程，最后通过WLS算法求解方程来获取目标及散射体位置信息。该方法解决了现有的定位系统需要部署大量AP且多径环境中鲁棒性较低的问题，具有较好的实效性。

发明内容

本发明的目的是提出一种室内目标与散射体位置优化的迭代方法，针对现有室内定位技术在基础设施开销和系统稳定性等方面的局限性，区别于以往抑制多径信号的做法，其通过构建单AP多径信号传播模型并利用多径几何信息进行迭代来获取目标和散射体的位置信息，该方法在降低了设备部署开销的同时增强定位系统的鲁棒性。

本发明所述的一种室内目标与散射体位置优化的迭代方法，包括以下步骤：

步骤一、在室内多径环境下，根据信号传播特性构造室内多径信号传播模型，该模型中部署m(m≥3，m为整数)个包含位置误差的散射体，表示为第i个散射体记为(i≤m，i为整数)，其坐标记为单AP坐标记为s₁＝(x₁，y₁，z₁)，目标位置坐标记为u＝(x，y，z)。