[发明专利]一种高精度的自组织网络式室内定位方法

权利要求书

1.一种高精度的自组织网络式室内定位方法，其特征在于：

基于定位系统实现，所述定位系统包括多个可定位节点、单个中央基站和与中央基站连接的中央服务器，节点能够处于基站模式或者目标模式；

所述定位方法包括如下步骤：

步骤1，为定位系统中的所有节点装配用于收发WiFi信号的定位设备；

步骤2，任意两节点相互定位时，分别处于基站模式与目标模式，目标模式节点向基站模式节点发送定位信号；具体包括：

对信道状态信息矩阵进行维度变换；使用误差调整算法处理信道状态信息矩阵，消除采样时间偏移对信道状态信息矩阵的影响；使用递归投影多信号分类算法处理信道状态信息矩阵，递归投影多信号分类算法在信号子空间中通过迭代机制来寻找谱峰，每个谱峰代一组发射角度、到达角度与相对飞行时间；将经过误差调整算法处理后的信道状态信息矩阵带入递归投影多信号分类算法中即可求解出信号的发射角度、到达角度与相对飞行时间；

所述误差调整算法具体包括如下步骤：提取信道处理信息矩阵的展开相位响应；使用单目标优化算法求解展开相位响应中采样时间偏移的最优线性拟合项；使用最优线性拟合项补偿信道处理信息矩阵中的采样时间偏移；

步骤3，基站模式节点提取接收信号的信道状态信息矩阵，使用阵列信号处理算法计算接收信号的发射角度、到达角度以及飞行时间；

步骤4，基站模式节点根据步骤3得到的信息，使用发射角到达角联合定位算法计算目标模式节点相对于基站模式节点的位置；

步骤5，基站模式节点将步骤4得到的位置发送给目标模式节点，目标模式节点即可根据目标模式节点相对于基站模式节点的位置推导出基站模式节点相对于目标模式节点的位置。

2.根据权利要求1所述的高精度的自组织网络式室内定位方法，其特征在于，所述最优线性拟合项为：

所述使用最优线性拟合项补偿信道处理信息矩阵中的采样时间偏移，是在每个CSI值的展开相位响应中减去上述最优线性拟合项如下：

ψ(m,n,k)表示第m根接收天线、第n根发送天线和第k个子载波上的CSI值的展开相位响应，-2πf_δ(k-1)τ_s为任意发射天线、任意接收天线和第k个子载波对应的CSI值造成的相位偏移，τ_s为采样时间偏移。

3.根据权利要求1所述的高精度的自组织网络式室内定位方法，其特征在于，所述步骤4中发射角到达角联合定位算法的步骤具体包括：以基站模式节点为原点建立二维坐标系；将阵列信号处理算法中得到的相对飞行时间转换为路径距离差；根据发射角度、到达角度和路径距离差，确定目标模式节点与多径反射体的坐标的约束条件；将约束条件的求解转化为非线性优化问题，在目标区域搜索优化问题的最优解。

4.根据权利要求3所述的高精度的自组织网络式室内定位方法，其特征在于，所述约束条件为：

A:

B:

C:

其中

D:b+c-a＝RTOF×C,

其中a＝||x₁,y₁||₂,b＝||x₂,y₂||₂,c＝||(x₁-x₂),(y₁-y₂)||₂，

所述最优解通过下式求得：

(x₁,y₁)为目标节点的坐标，(x₂,y₂)为反射体的坐标，α为以基站节点朝向为基准的目标节点的朝向，信号的发射角度和到达角度θ在0到2π之间变化，θ₁分别为直达径信号的发射角和到达角，θ₂分别为多径反射信号的发射角和到达角，RTOF为相对飞行时间。