本發(fā)明涉及一種室內(nèi)定位問(wèn)題。

背景技術(shù)：

定位技術(shù)為人們的生活帶來(lái)了極大的便利，近年來(lái)隨著物聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)定位的需求越來(lái)越高，室內(nèi)定位技術(shù)的應(yīng)用也更加廣泛。基于衛(wèi)星的定位技術(shù)和基于移動(dòng)蜂窩網(wǎng)的定位技術(shù)受建筑物的影響很大，在學(xué)校、倉(cāng)庫(kù)、商場(chǎng)等建筑物相對(duì)集中的場(chǎng)景中定位精度將會(huì)大大降低，無(wú)法滿足高精度的定位需求。

在室內(nèi)定位中，電磁波在傳輸過(guò)程中遇到地面、天花板、墻壁、障礙物等會(huì)發(fā)生反射而產(chǎn)生多徑效應(yīng)，多徑效應(yīng)導(dǎo)致接收機(jī)接收到的信號(hào)的能量、相位、時(shí)間等信息發(fā)生改變，從而對(duì)定位結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。

在當(dāng)前的定位技術(shù)中，主要有紅外線定位技術(shù)、超聲波室內(nèi)定位技術(shù)、藍(lán)牙室內(nèi)定位技術(shù)、WIFI室內(nèi)定位技術(shù)、ZigBee室內(nèi)定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)定位技術(shù)、超寬帶室內(nèi)定位技術(shù)、UHF RFID室內(nèi)定位技術(shù)等。其中，基于RFID的定位技術(shù)具有成本低、精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，并且不需要預(yù)先建立指紋庫(kù)，后期維護(hù)的工作量比較小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種維護(hù)工作量比較小，精度較高的室內(nèi)定位算法。技術(shù)方案如下：

一種基于相位差歐氏距離測(cè)距的加權(quán)最小二乘室內(nèi)定位算法，包括下列步驟：

1)布置定位場(chǎng)景：在所需定位的場(chǎng)景的不同位置布置至少三個(gè)RFID閱讀器，并鋪設(shè)參考標(biāo)簽；

2)閱讀器與待定位標(biāo)簽距離估計(jì)：利用閱讀器接收到的相位差估計(jì)閱讀器與標(biāo)簽之間的距離，把多徑效應(yīng)、高斯白噪聲引起的測(cè)距誤差等效為高斯分布，參考標(biāo)簽與各個(gè)閱讀器之間的估計(jì)距離與實(shí)際距離之間偏差的均值和方差構(gòu)成高斯分布參量的位置參數(shù)和尺度參數(shù)；

3)參考標(biāo)簽與待定位標(biāo)簽距離估計(jì)：構(gòu)造標(biāo)簽的相位差矩陣，對(duì)參考標(biāo)簽之間的實(shí)際距離與相位差歐式距離進(jìn)行擬合，求解出d_ij＝a·E_ij+b的待定系數(shù)a和b，其中，d_ij為第i個(gè)參考標(biāo)簽與第j個(gè)參考標(biāo)簽之間的實(shí)際距離，E_ij為第i個(gè)參考標(biāo)簽與第j個(gè)參考標(biāo)簽之間的相位差歐式距離；把多徑效應(yīng)、相位差歐氏距離擬合以及高斯白噪聲引起的測(cè)距誤差等效為高斯分布，任意一個(gè)參考標(biāo)簽與其他參考標(biāo)簽之間通過(guò)線性擬合的估計(jì)距離與實(shí)際距離之間的偏差的均值和方差構(gòu)成高斯分布參量的位置參數(shù)和尺度參數(shù)；

4)以待定位標(biāo)簽與閱讀器、參考標(biāo)簽之間距離估計(jì)誤差的方差的倒數(shù)作為加權(quán)因子，運(yùn)用加權(quán)最小二乘算法求解定位問(wèn)題。

本發(fā)明可以緩解室內(nèi)定位中多徑效應(yīng)和高斯白噪聲對(duì)定位結(jié)果的影響，不需要建立指紋庫(kù)，也不需要預(yù)先了解環(huán)境的具體情況，參考標(biāo)簽與待定位標(biāo)簽之間的距離估計(jì)利用相位差歐氏距離擬合，將多徑效應(yīng)、高斯白噪聲、相位差歐氏距離擬合引起的距離估計(jì)誤差等效為高斯分布，然后運(yùn)用加權(quán)最小二乘求解定位問(wèn)題，提高定位的精度。

附圖說(shuō)明

圖1示出了本發(fā)明定位場(chǎng)景示意圖。

圖2示出了閱讀器距離估計(jì)誤差曲線。

圖3示出了參考標(biāo)簽距離估計(jì)誤差曲線。

圖4示出了定位性能對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

為驗(yàn)證所提算法的有效性，本發(fā)明在matlab中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)仿真。其中，多徑信道模型采用統(tǒng)計(jì)型信道模型，閱讀器接收到的信號(hào)的最大多徑數(shù)目從3到10依次改變，定位在10×10m²的帶定位區(qū)域進(jìn)行，在本實(shí)施實(shí)例具體應(yīng)用如下：

1.布置定位場(chǎng)景。在待定位區(qū)域的四個(gè)角落安置四個(gè)閱讀器，地面上等距鋪設(shè)9個(gè)參考標(biāo)簽，如圖1所示。

2.閱讀器與待定位標(biāo)簽距離估計(jì)。利用閱讀器接收到的相位差估計(jì)閱讀器與標(biāo)簽之間的距離，把多徑效應(yīng)、高斯白噪聲引起的測(cè)距誤差等效為高斯分布，參考標(biāo)簽與各個(gè)閱讀器之間的估計(jì)距離與實(shí)際距離之間偏差的均值和方差構(gòu)成高斯分布參量的位置參數(shù)和尺度參數(shù)。

3.參考標(biāo)簽與待定位標(biāo)簽距離估計(jì)。構(gòu)造標(biāo)簽的相位差矩陣，標(biāo)簽i與標(biāo)簽j之間的相位差歐氏距離為對(duì)參考標(biāo)簽之間的實(shí)際距離與相位差歐式距離進(jìn)行擬合，求解出d_ij＝a·E_ij+b的待定系數(shù)a和b。把多徑效應(yīng)、相位差歐氏距離擬合、高斯白噪聲引起的測(cè)距誤差等效為高斯分布，任意一個(gè)參考標(biāo)簽與其他參考標(biāo)簽之間通過(guò)線性擬合的估計(jì)距離與實(shí)際距離之間的偏差的均值和方差構(gòu)成高斯分布參量的位置參數(shù)和尺度參數(shù)。

4.驗(yàn)證將距離估計(jì)誤差等效為高斯分布的可行性。當(dāng)最大多徑數(shù)目為7時(shí)，與閱讀器、參考標(biāo)簽之間距離估計(jì)誤差的概率密度曲線與利用參考標(biāo)簽的位置信息和相位差信息計(jì)算的高斯分布曲線接近，如圖2和圖3所示，將距離估計(jì)誤差等效為高斯分布是可行的。

5.將閱讀器和參考標(biāo)簽看作參考節(jié)點(diǎn)，共有N個(gè)參考節(jié)點(diǎn)，通過(guò)步驟2和步驟3可以計(jì)算出與參考節(jié)點(diǎn)之間距離估計(jì)高斯分布參量的位置參數(shù)λ_i和尺度參數(shù)σ_i，與參考節(jié)點(diǎn)之間距離估計(jì)為d_i，i＝1,…,N。則有

公式推導(dǎo)可以得到下式：

WAθ＝Wb

其中，

計(jì)算上式即可求得待定位標(biāo)簽的坐標(biāo)θ＝(A^TWA)^-1A^TWb。