[发明专利]一种基于北斗的室内外协同定位方法

权利要求书

1.一种基于北斗的室内外协同定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

移动终端周期性地扫描，获取定位信息；

根据代价和归一化函数，选出WiFi信标和星座，确定出北斗和WiFi信标；

基于北斗和WiFi融合的方程式，得到终端的位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗的室内外协同定位方法，其特征在于，所述根据代价和归一化函数，选出WiFi信标和星座，确定出北斗和WiFi信标具体包括以下步骤：

根据归一化函数，对参数进行代价函数计算，归一化的信噪比S和信号强度R的表达式如下：

式中，RSS表示终端接收的信号强度，RSS^th表示接收信号强度的阈值，RSS^max表示信标节点最大发射功率，SNR表示终端接收的信噪比，SNR^th表示接收信号强度的阈值，SNR^max表示最大信噪比；

经过归一化的代价函数为：

式中，Cost_i为定位模式i的代价函数值，R_i为第i个接入网络的信号强度的归一化值；S_i为信噪比的归一化值，w_R为信号强度的权重系数，w_s为信噪比的权重系数；

令最佳信标个数为k个，即k为选取的卫星数和参加定位的WiFi信标节点数之和，选取的判别准则为大于代价函数的平均值。

3.根据权利要求2所述的一种基于北斗的室内外协同定位方法，其特征在于，信号强度的权重系数与信噪比的权重系数满足以下条件：

w_R+w_s＝1。

4.根据权利要求2所述的一种基于北斗的室内外协同定位方法，其特征在于，所述最佳信标个数k的取值为大于等于4。

5.根据权利要求1所述的一种基于北斗的室内外协同定位方法，其特征在于，所述基于北斗和WiFi融合的方程式，解出定位具体包括以下步骤：

基于北斗和WiFi融合的方程式如下：

式中，n为卫星的数量，m为WiFi信标节点的数量，m+n＝k；D_sn表示卫星n到终端的距离，(x_sn，y_sn，z_sn)表示卫星n的坐标，(x,y,z)表示终端节点的坐标，(x_m,y_m,z_m)表示信标节点m的坐标，d_m表示终端到第m个信标节点的距离；

设信标节点i的坐标为(x_i,y_i,z_i)，则终端到信标节点i的距离为：

令第一个信标节点到终端的距离为d₁，信标节点i到移动台的距离为d_i，令第一个信标节点为参考节点，则终端到参考节点的距离与到信标节点i的距离差为d_i,1：

d_i,1＝d_i-d₁；

假设x_i,1＝x_i-x₁,y_i,1＝y_i-y₁,z_i,1＝z_i-z₁得出：

式中，d表示移动终端到信标节点之间的距离；

对公式进行线性化处理得出：

M表示信标节点的数量；

Z的最大似然估计如下：

Z＝argmin{(H-GZ)^TΦ(H-GZ)}＝(G^TΦ^-1G)^-1G^TΦ^-1H：

其中，

Φ＝E[ΦΦ^T]＝BQB,B＝diag{d₂,d₃,...,d_M}；

式中，

终端距离B≈E，Q的表达式如下：

其中，

则，Z≈(G^TQ^-1G)^-1G^TQ^-1H；

得到终端的初始位置(x₀,y₀,z₀)，对初始值进行泰勒展开，得到：

V＝A×δX-L；

其中，

进行循环迭代，直至δX满足条件后迭代结束，得到位置的改正数(Δx,Δy,Δz)，公式如下：

最后终端的位置为：