[发明专利]转发式室内定位方法和装置

权利要求书

1.一种转发式室内定位方法，该方法包括以下步骤：

中心处理节点i发射无线电测距信号，并在所述无线电测距信号中标记发射时刻其中i≥1；

锚节点j接收和解调来自所述中心处理节点i的无线电测距信号，并标记转发时刻后重新调制成转发信号进行转发，其中j≥3；

所述中心处理节点i接收和解调来自所述锚节点j的转发信号，并记录所述中心处理节点i对所述锚节点j的转发信号的接收时刻

所述中心处理节点i根据所述中心接收节点i对所述锚节点j的转发信号的接收时刻所述中心处理节点i发射所述无线电测距信号的发射时刻以及预先测量的锚节点j与中心处理节点i之间的距离来计算所述锚节点j的锚节点虚拟钟差ΔT_ij，并向用户终端k发送所述锚节点虚拟钟差ΔT_ij；

所述用户终端k接收来自所述锚节点i的转发信号，和来自所述中心处理节点i的所述锚节点虚拟钟差ΔT_ij，利用所述虚拟钟差ΔT_ij，计算得到所述用户终端k与所述锚节点i之间的距离值ρ_kj；

根据所述用户终端k与多个锚节点j之间的距离值ρ_kj，计算得到该用户终端k的位置坐标信息；

在所述中心处理节点i接收和解调来自所述锚节点j的转发信号之后，计算所述锚节点j的锚节点虚拟钟差ΔT_ij之前，还包括：

所述中心处理节点i从经解调的转发信号中，筛选出与该中心处理节点i相通视的锚节点i的经调制的转发信号；

所述中心处理节点i根据公式计算得到锚节点虚拟钟差ΔT_ij，其中为所述中心接收节点i对所述锚节点j的转发信号的接收时刻，为所述中心处理节点i发射所述无线电测距信号的发射时刻，为预先测量的锚节点j与中心处理节点i之间的距离，c＝3×10⁸米/秒；

利用所述虚拟钟差ΔT_ij，计算得到所述用户终端k与所述锚节点i之间的距离值ρ_kj包括：

所述用户终端k根据公式计算得到修正的锚节点j对转发信号的转发时刻其中为锚节点j标记的对转发信号的转发时刻，ΔT_ij为锚节点虚拟钟差；

根据公式计算得到用户终端k至锚节点j的距离值ρ_kj，其中t_kj为用户终端k对所述锚节点i的转发信号的接收时刻，为修正的锚节点j对转发信号的转发时刻；

记锚节点j(j＝1，2，...，m)的已知位置坐标为(X_j，Y_j)，用户终端的坐标位置未知数为(X，Y)，用户终端的时钟误差未知数为Δt_k；

则通过对m个锚节点的测量，联立得到定位方程组：

对上式展开泰勒级数，进行高斯-牛顿线性化迭代求解或卡尔曼滤波求解，获得用户终端的位置坐标(X，Y)及时钟误差Δt_k；

对于二维定位应用，m≥3；对于三维定位应用，m≥4；

在三维定位中，采用下式计算用户终端k的位置坐标的横坐标X、纵坐标值Y及竖坐标Z：

其中，ρ_kj为用户终端k至锚节点j的距离值，X_m为锚节点j的位置坐标的横坐标，Y_m为锚节点j的位置坐标的纵坐标，Z_m为锚节点j的位置坐标的竖坐标，m为锚节点i的个数，m≥4，c＝3×10⁸米/秒。

2.根据权利要求1所述的转发式室内定位方法，其中：

所述无线电测距信号中还包括所述中心处理节点i的ID标识号；

所述转发信号中还包括所述锚节点j的ID标识号。

3.根据权利要求1所述的转发式室内定位方法，其中，还包括：

使用激光测距仪来预先测量相通视的锚节点j与中心处理节点i之间的距离并将所述锚节点j与中心处理节点i之间的距离发送到所述中心处理节点i。