基于TOF及迭代无迹滤波的室内无线定位跟踪方法.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CN106226732A(43)申请公布日2016.12.14(21)申请号201610533697.8(22)申请日2016.07.08(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人王勇徐黔南宫丰奎张南(74)专利代理机构陕西电子工业专利中心61205代理人王品华朱红星(51)Int.Cl.G01S5/02(2010.01)权利要求书5页说明书10页附图6页(54)发明名称基于TOF及迭代无迹滤波的室内无线定位跟踪方法(57)摘要本发明公开了一种基于TOF及迭代无迹滤波的室内无线定位跟踪方法，主要解决目前定位跟踪方法缺乏有效的误差控制及数据利用率不高的问题。其实现方案是：1.根据目标节点与锚节点之间的通信时间信息，利用对称双向双边测距算法计算目标节点与锚节点之间的距离；2.根据距离信息进行三角形内点测试，得到被保留的锚节点组合；3.设定距离阈值和权重阈值，根据被保留的锚节点组合及对应的距离信息，计算目标节点当前时刻的坐标；4.根据目标节点当前时刻的坐标和实际运动状态，利用迭代无迹滤波算法预测目标节点下一时刻的坐标。本发明提高了数据的利用率和定位跟踪精度，可用于物流管理、紧急救助、设备检测、灾害预防及医疗保健。CN106226732ACN106226732A权利要求书1/5页1.基于TOF及迭代无迹滤波的室内无线定位跟踪方法，包括：1)在k时刻和k+1时刻分别获取目标节点与锚节点Ai之间的通信时间信息，根据该时间信息利用对称双向双边测距方法分别计算k时刻和k+1时刻目标节点与锚节点Ai之间的距离Di(k)和Di(k+1)；2)任意选择三个不同坐标的锚节点作为一组进行三角形内点测试；根据k时刻和k+1时刻目标节点与锚节点的距离信息Di(k)、Di(k+1)，舍弃Di(k)均小于Di(k+1)或者Di(k)均大于Di(k+1)的锚节点组合，直到遍历完所有组合，保留未被舍弃的锚节点组合；3)根据2)中被保留的锚节点组合及k时刻对应的距离信息Di(k)，计算出k时刻目标节点的坐标(x(k),y(k))：3.1)根据锚节点数及实际部署情况设定距离阈值p和权重阈值q；3.2)将2)中被保留的每个锚节点组合中最小的距离值设为di(k)，若di(k)≥p，保留对应的锚节点组合；否则，舍弃该组合；3.3)计算3.2)中被保留的锚节点组合的权重值hi，若hi≥q，保留对应的锚节点组合；否则，舍弃该组合；3.4)对3.3)中保留的锚节点组合利用三角质心加权法计算出k时刻目标节点的坐标(x(k),y(k))；4)根据3)得到的坐标(x(k),y(k))及目标节点的实际运动状态，利用迭代无迹滤波方法预测出目标节点k+1时刻的坐标(x(k+1),y(k+1))。2.根据权利要求1所述的方法,步骤3.3)中计算锚节点组合的权重值hi，按如下步骤进行：3.3a)设锚节点组合中三个锚节点的坐标分别为A1(x1,y1)，A2(x2,y2)，A3(x3,y3)，以这三个锚节点为顶点组成三角形ΔA1A2A3，计算∠A1,∠A2,∠A3分别对应的斜率K1，K2，K3：K1＝(y2-y3)/(x2-x3)K2＝(y3-y1)/(x3-x1)K3＝(y2-y1)/(x2-x1)3.3b)根据斜率K1，K2，K3，计算三角形ΔA1A2A3三个角的正切值：tanA1＝(K2-K3)/(1+K2K3)tanA2＝(K1-K3)/(1+K1K3)tanA3＝(K2-K1)/(1+K2K1)3.3c)在三个正切值tanA1，tanA2，tanA3中，将最小且非负的正切值作为锚节点组合A1,A2,A3的权重值h；3.3d)根据3.3a)到3.3c)的计算方法，分别计算出3.2)中被保留的所有的锚节点组合的权重值hi，i＝0,1,2,…。3.根据权利要求1所述的方法，步骤3.4)中利用三角质心加权法计算出k时刻目标节点的坐标(x(k),y(k))，按如下步骤进行：3.4a)设锚节点组合中三个锚节点的坐标分别为A1(x1,y1)，A2(x2,y2)，A3(x3,y3)，对应的距离分别为D1(k)，D2(k)，D3(k)，建立如下方程：2CN106226732A权利要求书2/5页3.4b)求解方程组<1>、<2>、<3>，得到3个点(x12,y12)，(x23,y23)，(x13,y13)；3.4b1)求解方程组<1>和<2>，得到两个解，记为(x12,y12),(x′12,y′12)，选择这两个解中距离(x3,y3)最近的点，假设选择的点为(x12,y12)；3.4b2)求解方程组<2>和<3>，得到两个解，记为(x23,y23),(x′23,y′23)，选择这两个解中距离(x