[发明专利]一种用于无线定位个人辐射剂量仪的定位坐标算法

说明书

本发明属于辐射监控技术领域，涉及一种用于无线定位个人辐射剂量仪的定位坐标算法。所述的定位坐标算法以卡尔曼滤波器为基础，通过设置过程噪声协方差Q_k和测量噪声协方差R_k参数，准确的给出人员位置坐标的估计值。利用本发明的用于无线定位个人辐射剂量仪的定位坐标算法，可以实现在核电厂复杂的现场环境中，当无线定位个人辐射剂量仪获取的原始测距结果存在较大误差甚至无法从所有基站获取测距结果时，仍然能够通过该算法计算出较为准确的人员位置坐标，避免人员位置“漂移”的现象。

技术领域

本发明属于辐射监控技术领域，涉及一种用于无线定位个人辐射剂量仪的定位坐标算法。

背景技术

室内无线定位个人辐射剂量仪定位功能的基础是剂量仪依靠其无线定位模块与定位基站之间的测距，监控计算机上安装的监控软件通过无线信号收发器获取剂量仪与基站测距结果，由距离值计算出标签坐标值并加以显示。2D定位至少需要三个基站，理想情况如图11中左图所示：以三个基站为圆心，以标签与基站的距离为半径作三个圆，三个圆的交点即为所求剂量仪坐标。

实际定位情形中，由于测距误差，三个圆通常不能确定唯一交点，只能确定一个相交区域，如图11中右图所示，相交区域为近似三角形的阴影区域。此外，考虑到当室内环境较复杂时，剂量仪无法与所有基站完成测距，这种情况下如果整个系统只有三个基站则无法完成定位。

因此，为了提高信号覆盖和定位精度，通常使用四个基站来进行2D定位。对于这些情形，图11所示简单的三角测量法已不适用，需要特定的定位坐标计算方法即“定位算法”来完成坐标计算。

定位算法有很多种，例如图11中右图的相交区域，一种简单的坐标计算方法为取三个圆两两相交的交点，以交点坐标的算数平均值，即图11中右图的相交区域的几何中心作为所求坐标；最小二乘也是常用的一种定位算法，它首先假设一个坐标(x,y)，计算该坐标与四个基站的距离，设为(s₁,s₂,s₃,s₄)，而实际所测剂量仪与基站的距离分别为(r₁,r₂,r₃,r₄)，两者之差((s₁-r₁),(s₂-r₂),(s₃-r₃),(s₄-r₄)),使得两者之差平方和最小的(x,y)值即认为是所求剂量仪坐标。

无线定位个人辐射剂量仪的实际使用过程中，由于现场环境的复杂，无线定位剂量仪与基站之间的测距结果可能存在较大的误差，因此上述直接由距离计算出的位置坐标的误差同样较大，在图形界面监控软件上显示时人员位置会出现“漂移”的现象，这显然是不符合人员运动的基本规律的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于无线定位个人辐射剂量仪的定位坐标算法，以实现在核电厂复杂的现场环境中，当无线定位个人辐射剂量仪获取的原始测距结果存在较大误差甚至无法从所有基站获取测距结果时，仍然能够通过该算法计算出较为准确的人员位置坐标，避免人员位置“漂移”的现象。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种用于无线定位个人辐射剂量仪的定位坐标算法，所述的定位坐标算法以卡尔曼滤波器(Kalman Filter)为基础，依据人员在任意时刻的位置、速度、加速度均连续且数值不会太大，通过设置过程噪声协方差Q_k和测量噪声协方差R_k参数，准确的给出人员位置坐标的估计值。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种用于无线定位个人辐射剂量仪的定位坐标算法，其中所述的卡尔曼滤波器由预测方程与校正方程实现。

在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种用于无线定位个人辐射剂量仪的定位坐标算法，其中所述的预测方程为：