專利名稱：一種無線定位系統(tǒng)的誤差補償方法
技術領域：
本發(fā)明涉及誤差補償技術領域，主要適用于無線定位系統(tǒng)的誤差補償方法。
背景技術：
隨著無線通訊技術的飛速發(fā)展，其在各領域中的應用越來越廣泛。特別是在定位服務領域，無線定位系統(tǒng)的研究是ー個熱門的研究課題。一直以來，傳統(tǒng)的GPS定位系統(tǒng)占據(jù)著定位服務的主要市場，但其無線信號由于受到建筑物、墻壁等阻隔的影響，所以不能在室內(nèi)或狹窄的街道環(huán)境工作。為此，國外許多科學家推出了基于各種無線測量技術的室內(nèi)無線定位系統(tǒng)，如BAT定位系統(tǒng)、Active badges定位系統(tǒng)、Cricket定位系統(tǒng)等,這些無線定位系統(tǒng)是對傳統(tǒng)GPS定位系統(tǒng)ー個重要補充。特別近些年來，隨著無線局域網(wǎng)的普及，為基于802. 11的無線定位系統(tǒng)提供了良好的基礎設施，因而其有著良好的應用前景。 對于無線定位系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的定位精度是衡量ー個定位系統(tǒng)質(zhì)量最重要的指標，而且隨著這些系統(tǒng)在各應用領域的推廣，對系統(tǒng)的定位精度越來越高，如在精密測量領域，其要求系統(tǒng)的定位精度達到厘米級，甚至毫米級。但限于無線測量技術的限制，部分無線系統(tǒng)定位精度容易隨著環(huán)境、場景等因素的改變而改變。如基于超聲波技術的無線定位系統(tǒng)(如BAT定位系統(tǒng)、Cricket定位系統(tǒng)等)，由于超聲波在傳輸過程中裳減明顯，而且超聲波對周圍環(huán)境溫度、濕度的變化非常敏感，因而該類無線定位系統(tǒng)定位精度隨環(huán)境溫度、濕度、場景的改變而改變；基于射頻識別技術的無線定位系統(tǒng)(如=SpotON定位系統(tǒng))，由于室內(nèi)環(huán)境復雜、射頻信號多徑傳播、隨機噪聲干擾等，因而這類系統(tǒng)對環(huán)境依賴很大；基于紅外技術的無線定位系統(tǒng)由于紅外信號在傳輸過程中容易受到障礙物阻擋，射程短，而且容易受到環(huán)境光的干擾，因而系統(tǒng)定位精度對環(huán)境的變化也非常敏感。所有的這些問題都會對無線定位系統(tǒng)的定位精度產(chǎn)生影響。特別是當環(huán)境場景改變時，系統(tǒng)的定位精度會受到相應環(huán)境場景的影響，這成為了影響這些無線定位系統(tǒng)推廣使用ー個桎梏。解決這些問題的ー個重要方法是誤差補償。目前無線定位系統(tǒng)誤差補償?shù)姆椒ǘ贾荒茉谔囟ǖ臈l件下提高無線定位系統(tǒng)的定位精度，缺乏對某些影響因素本身無法測量、環(huán)境隨時間而改變等問題的考慮，故無線定位系統(tǒng)的環(huán)境自適應能力差、系統(tǒng)定位精度隨環(huán)境的變化而變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種無線定位系統(tǒng)的誤差補償方法，它提高了系統(tǒng)定位精度和系統(tǒng)對環(huán)境、場景的動態(tài)自適應能力。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種無線定位系統(tǒng)的誤差補償方法，包括下述步驟步驟一通過分析影響無線定位系統(tǒng)定位精度的影響因素，得到一組影響因素集V P:_{χι，X2，X3，···，Xp};步驟ニ 在無線定位系統(tǒng)的場景中布置至少P個已知坐標的參考點；其中，P為影響因素集Vf中影響因素的個數(shù)；步驟三將待定位位置置于所述參考點的位置，并對所述待定位位置坐標進行定位，采集系統(tǒng)定位誤差數(shù)據(jù)以初始化訓練數(shù)據(jù)集D；其中，Xi為所述影響因素集Vf中元素所組成的向量，yi為誤差向量，N為訓練數(shù)據(jù)集的大??；步驟四通過訓練所述訓練 數(shù)據(jù)集D，得到相應的誤差回歸估計模型；步驟五由所述誤差回歸估計模型得到誤差估計結果；具體方法如下若環(huán)境有改變，則采集參考點的Vf數(shù)據(jù)作為誤差回歸估計模型的輸入，得到相應的誤差估計結果；若環(huán)境沒有改變，則采集待定位位置的Vf數(shù)據(jù)作為誤差回歸估計函數(shù)的輸入，得到相應的誤差估計結果；步驟六根據(jù)所述得到的誤差估計結果進行誤差補償；步驟七判斷定位位置是否是參考點；如果是，則跳到步驟九，否則跳到步驟八；步驟八定位是否結束；如果結束，則終止，否則跳到步驟五；步驟九對補償效果進行評估；如果補償效果好，則跳到步驟八，否則跳到步驟三。進ー步的，在所述步驟一中，分析影響無線定位系統(tǒng)定位精度的影響因素后，通過實驗對所述影響因素進行驗證。進ー步的，在所述步驟一中，通過實驗對所述影響因素進行驗證包括先選取影響系統(tǒng)定位精度的所有因素，再依次改變其中ー個因素并保持其他因素不變，然后重復定位某ー個已知的參考點；如果系統(tǒng)定位誤差隨著該影響因素的改變而改變，則把該影響因素加入所述影響因素集VF。進ー步的，在所述步驟三中，將待定位位置置于所述參考點的位置的具體方法為設參考點的位置坐標為{X，Y，Z}，同時在無線定位系統(tǒng)中，設待定位位置為待定位設備無線信號接收天線連接該設備的連接點，坐標為{X，Y, ζ}，使得— xf +(F-yf +(Z-zf <ε其中ε趨近于O。進ー步的，所述步驟三中，在初始化所述訓練數(shù)據(jù)集D時，進行無補償定位。進ー步的，在所述步驟三中，所述系統(tǒng)定位誤差數(shù)據(jù)為參與定位坐標計算的距離誤差、參與定位的信號強度誤差或定位坐標誤差。進ー步的，在所述步驟四中，通過支持向量回歸算法訓練所述訓練數(shù)據(jù)集D。進ー步的，所述支持向量回歸算法指加權支持向量回歸(W-SVR)方法；其中，加權因子μ i的確定方法為通過主成分分析法確定影響系統(tǒng)定位精度的Vf數(shù)據(jù)集中第一主成分M ;設Mi為訓練數(shù)據(jù)集D上第i個數(shù)據(jù)元組的的第一主成分，則
權利要求
1.一種無線定位系統(tǒng)的誤差補償方法，其特征在于，包括下述步驟 步驟ー通過分析影響無線定位系統(tǒng)定位精度的影響因素，得到一組影響因素集Vf:_ΙΧι，X2，X3，···，Xpl ; 步驟ニ 在無線定位系統(tǒng)的場景中布置至少P個已知坐標的參考點；其中，P為影響因素集Vf中影響因素的個數(shù)； 步驟三將待定位位置置于所述參考點的位置，并對所述待定位位置坐標進行定位，采集系統(tǒng)定位誤差數(shù)據(jù)以初始化訓練數(shù)據(jù)集D； 其中，Xi為所述影響因素集Vf中元素所組成的向量，yi為誤差向量，N為訓練數(shù)據(jù)集的大小； 步驟四通過訓練所述訓練數(shù)據(jù)集D，得到相應的誤差回歸估計模型； 步驟五由所述誤差回歸估計模型得到誤差估計結果；具體方法如下 若環(huán)境有改變，則采集參考點的Vf數(shù)據(jù)作為誤差回歸估計模型的輸入，得到相應的誤差估計結果； 若環(huán)境沒有改變，則采集待定位位置的Vf數(shù)據(jù)作為誤差回歸估計函數(shù)的輸入，得到相應的誤差估計結果； 步驟六根據(jù)所述得到的誤差估計結果進行誤差補償； 步驟七判斷定位位置是否是參考點； 如果是，則跳到步驟九，否則跳到步驟八； 步驟八定位是否結束； 如果結束，則終止，否則跳到步驟五； 步驟九對補償效果進行評估； 如果補償效果好，則跳到步驟八，否則跳到步驟三。
2.如權利要求I所述的無線定位系統(tǒng)的誤差補償方法，其特征在于，在所述步驟一中，分析影響無線定位系統(tǒng)定位精度的影響因素后，通過實驗對所述影響因素進行驗證。
3.如權利要求2所述的無線定位系統(tǒng)的誤差補償方法，其特征在于，在所述步驟一中，通過實驗對所述影響因素進行驗證包括 先選取影響系統(tǒng)定位精度的所有因素，再依次改變其中ー個因素并保持其他因素不變，然后重復定位某ー個已知的參考點；如果系統(tǒng)定位誤差隨著該影響因素的改變而改變，則把該影響因素加入所述影響因素集VF。
4.如權利要求I所述的無線定位系統(tǒng)的誤差補償方法，其特征在于，在所述步驟三中，將待定位位置置于所述參考點的位置的具體方法為 設參考點的位置坐標為{X，Y，Z}，同時在無線定位系統(tǒng)中，設待定位位置為待定位設備無線信號接收天線連接該設備的連接點，坐標為！χ，Y, ζ}，使得
5.如權利要求I所述的無線定位系統(tǒng)的誤差補償方法，其特征在于，所述步驟三中，在初始化所述訓練數(shù)據(jù)集D時，進行無補償定位。
6.如權利要求I所述的無線定位系統(tǒng)的誤差補償方法，其特征在于，在所述步驟三中，所述系統(tǒng)定位誤差數(shù)據(jù)為參與定位坐標計算的距離誤差、參與定位的信號強度誤差或定位坐標誤差。
7.如權利要求I所述的無線定位系統(tǒng)的誤差補償方法，其特征在于，在所述步驟四中，通過支持向量回歸算法訓練所述訓練數(shù)據(jù)集D。
8.如權利要求7所述的無線定位系統(tǒng)的誤差補償方法，其特征在于，所述支持向量回歸算法指加權支持向量回歸(W-SVR)方法；其中，加權因子μ j的確定方法為 通過主成分分析法確定影響系統(tǒng)定位精度的Vf數(shù)據(jù)集中第一主成分M ;設Mi為訓練數(shù)據(jù)集D上第i個數(shù)據(jù)元組的的第一主成分，則
9.如權利要求I所述的無線定位系統(tǒng)的誤差補償方法，其特征在于，所述誤差回歸估計模型為
10.如權利要求1-9中任意一項所述的無線定位系統(tǒng)的誤差補償方法，其特征在于，在所述步驟九中，對所述補償效果進行評估的方法為 設參考點的位置坐標為{X，Y，Z},誤差補償后的定位位置坐標為{x，y，z}，則有
全文摘要
本發(fā)明涉及誤差補償技術領域，公開了一種無線定位系統(tǒng)的誤差補償方法，該方法充分考慮現(xiàn)有定位技術容易受到定位場景、環(huán)境因素等影響的特點，通過參考點在線采集系統(tǒng)定位誤差信息作為訓練數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)，利用支持向量回歸方法訓練該訓練數(shù)據(jù)集得到系統(tǒng)定位誤差的回歸估計模型。當場景或環(huán)境改變時，更新訓練數(shù)據(jù)集得到新的系統(tǒng)定位誤差回歸估計模型，最后基于該模型進行自適應誤差補償，以此提高系統(tǒng)的環(huán)境自適應能力和系統(tǒng)定位精度。
文檔編號G01D3/028GK102692241SQ20121019127
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權日2012年6月11日
發(fā)明者張仁同, 石柯 申請人:華中科技大學