室内NLOS环境下基于TOA的定位系统信标节点的优化布局方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114173281A(43)申请公布日2022.03.11(21)申请号202111603471.8H04W16/22(2009.01)(22)申请日2021.12.24(71)申请人长安大学地址710064陕西省西安市雁塔区南二环路中段(72)发明人张磊焦侃冯雪张宇宁雄胡志新(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人王艾华(51)Int.Cl.H04W4/02(2018.01)H04W4/021(2018.01)H04W4/33(2018.01)H04W64/00(2009.01)权利要求书1页说明书7页附图6页(54)发明名称室内NLOS环境下基于TOA的定位系统信标节点的优化布局方法(57)摘要本发明公开了一种室内NLOS环境下基于TOA定位系统信标节点的布局优化方法，该方法首先获取室内定位空间和定位系统需要部署的信标节点的数目以及定位区域待测节点的权重系数矩阵；其次根据定待测节点的几何精度因子及其权重系数矩阵确定信标节点布局优化算法的适应度函数；最后采用优化算法对信标节点的适应度函数进行求解，从而获得信标节点的最优布局。本发明在室内NLOS条件下对信标节点的布局进行优化，保持了原有定位系统的系统架构和测距技术的精度，又在不提高原有定位算法的计算复杂度以及不增加部署信标节点成本的前提下提高系统定位的稳定性和定位精度，有很好的应用和推广价值。CN114173281ACN114173281A权利要求书1/1页1.一种室内NLOS环境下基于TOA的定位系统信标节点的优化布局方法，其特征在于，包括：步骤一：获取室内定位区域地图、确定信标节点数目、根据未知节点在相应遮挡环境下的期望占比选择权重系数矩阵；步骤二：根据未知节点的几何精度因子和权重系数矩阵确定信标节点优化布局算法的适应度函数；步骤三：求解适应度函数，算得室内遮挡环境下信标节点的最优布局。2.根据权利要求1所述的一种室内NLOS环境下基于TOA的定位系统信标节点的优化布局方法，其特征在于，所述步骤一中通过三维激光扫描技术、CAD数据建模、SLAM技术、激光雷达方式或机器视觉方式获取室内定位区域地图。3.根据权利要求1所述的一种室内NLOS环境下基于TOA的定位系统信标节点的优化布局方法，其特征在于，所述步骤一中根据对定位系统的需求确定需要部署的信标节点的数目。4.根据权利要求3所述的一种室内NLOS环境下基于TOA的定位系统信标节点的优化布局方法，其特征在于，定位系统的需求指实际成本以及对定位精度的要求。5.根据权利要求1所述的一种室内NLOS环境下基于TOA的定位系统信标节点的优化布局方法，其特征在于，步骤三中，以迭代步数期望的适应度函数值为终止条件，得出给定权重系数矩阵下的最优适应度值，其所对应的布局方式即为信标节点的最优布局。6.根据权利要求1所述的一种室内NLOS环境下基于TOA的定位系统信标节点的优化布局方法，其特征在于，步骤三中，以期望的适应度函数值为终止条件，得出给定权重系数矩阵下的最优适应度值，其所对应的布局方式即为信标节点的最优布局。7.根据权利要求1所述的一种室内NLOS环境下基于TOA的定位系统信标节点的优化布局方法，其特征在于，所述适应度函数具体表达式为：其中，i表示未知节点获得的信标节点LOS信息数量，i≥2，N′i表示每类未知节点的数量，fi为权重系数,GDOPi为未知节点的几何精度因子。8.根据权利要求1所述的一种室内NLOS环境下基于TOA的定位系统信标节点的优化布局方法，其特征在于，所述权重系数矩阵用于确定适应度函数的具体表达式以及计算适应度值。9.根据权利要求1所述的一种室内NLOS环境下基于TOA的定位系统信标节点的优化布局方法，所述权重系数矩阵为每类未知节点对应的权重系数所组成的矩阵，在的条件下，权重系数的占比与每类未知节点数量的占比正相关，其中，fi为权重系数。10.根据权利要求1所述的一种室内NLOS环境下基于TOA的定位系统信标节点的优化布局方法，其特征在于，所述几何精度因子的TOA误差为高斯分布。2CN114173281A说明书1/7页室内NLOS环境下基于TOA的定位系统信标节点的优化布局方法技术领域[0001]本发明属于室内定位领域，尤其涉及一种室内NLOS环境下基于TOA的定位系统信标节点的优化布局方法。背景技术[0002]随着移动智能设备的普及，智能移动终端的定位和导航需求日益强烈，对于室外环境下智能移动终端的定位与导航技术已非常成熟。而随着智能移动设备的应用普及，智能移动终端在室内空间的定位和导航需求越来越强烈。在现有的室内定位技术研究中，重点任务是减少定位误差提高定位精度。对于室内定位问题，其定位误差主要来源于系统