[发明专利]无锚点的相对定位方法

说明书

本发明公开了一种无锚点的相对定位方法，主要解决现有技术在初始位置未知的情况下不能确定两个移动设备相对位置的问题。其实现步骤为：1.测量两个移动设备的初始相对距离；2.进行第一次移动，记录两个移动设备的移动距离、移动方向角并测量移动后两个移动设备的相对距离；3.计算移动后两个移动设备相对坐标，若坐标唯一，则直接确定相对位置，若坐标不唯一，再进行第二次移动，若第二次移动满足条件，则记录两个移动设备第二次移动距离和方向角并测量移动后两个移动设备的相对距离；4.计算两个移动设备的相对方位角，确定相对位置。本发明在无锚点、初始位置未知情况下，通过移动确定两个移动设备的相对位置。

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种相对定位方法，可用于在初始位置未知的情况下确定两个移动设备之间的相对位置。

背景技术

现有的定位技术主要有蓝牙定位技术、超宽带定位技术、Wi-Fi定位技术和惯性传感器定位技术等。其中：

蓝牙定位技术，是使用智能手机的蓝牙模块，需要在定位环境中部署蓝牙基站，其定位精度最高可以达到亚米级，但是这种定位方法成本高，在复杂的环境中，稳定性欠妥、受噪声干扰明显。

超宽带定位技术，不依赖传统通信所必须的载波信号，需要极窄的脉冲信号，其在无遮挡的室内环境下可以达到厘米级的定位精度，但这种定位方法的不足是对硬件性能要求高，在复杂的室内环境下容易出现较大的定位误差。

Wi-Fi定位技术，是利用访问接入点AP组成的WLAN网，可以完成复杂环境中的定位任务，它以节点的位置数据为依据和前提，其最高精度在1米至20米之间，由于AP通常的覆盖半径在百米以内，容易被其他信号影响，降低其定位精度，且定位功耗也较高。

基于惯性传感器的定位技术，主要分为两种：一种是传统惯性传感器定位方法，另一种是行人航迹推算方法。这两种方法均应用于智能手机，即利用智能手机携带的传感器设备，先采集运动数据，然后通过计算获取手机的位置信息。

其中，传统惯性传感器定位方法利用牛顿运动定理，对加速度进行二次积分获得速度和位移，优点是不易受到外界环境的干扰，缺点是计算复杂，同时由于加速度测量值与实际值存在一定的偏差，这些误差会对定位结果产生影响，随着时间的累积，累计误差会越来越大；行人航迹推算方法，是在已知起始点坐标的基础上，根据运动的位移和方向来确定下一点的坐标，这种定位方法对加速度传感器的精度要求低，可以进一步减少硬件系统误差对于定位精度的影响，定位数据更为稳定，并且加入航向检测，可以单独作为定位技术使用，缺点是定位误差会随着时间的增加而累积。

以上定位技术中，蓝牙定位技术、超宽带定位技术、Wi-Fi定位技术都是用来确定绝对位置，惯性传感器定位技术可以用来确定相对位置，但是需要已知运动物体的初始点坐标，而且主要应用于确定同个物体两次运动前后的相对位置，无法确定两个物体之间的相对位置。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提出一种基于无锚点相对定位方法，旨在初始位置未知的情况下，获得两个移动设备之间的相对位置。

本发明的技术方案是这样实现的：

一.技术原理

本发明的基本思想是基于惯性传感器定位技术的行人航迹推算方法。

行人航迹推算是一种基于人行走或运动时的运动规律和周期性信息，分析加速度传感器的输出值，识别这些运动特征，对行人行走的步频和步幅进行检测和估计，再结合陀螺仪得到的角速度信息，从而可通过行人的移动距离、方向信息最终得到位置信息的方法。该算法包括步频检测、步长估计和航向检测。

所述步频检测，是利用人行走的周期性，根据运动时加速度传感器在垂直方向的加速度变化规律来求解，即先获取加速度信息，去除由于手机抖动带来的异常点并做平滑处理，再设定动态阈值，如果出现超过阈值的两个连续波峰则记为一步。