[发明专利]一种大范围复杂室内环境中精确定位的方法

权利要求书

1.一种大范围复杂室内环境中精确定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将定位基站按照规定的通信距离进行布置，将室内环境完全覆盖，且保证该环境下任意位置能收到待定位标签信息的基站数量不少于4个，然后基于TPSN规划实现基站的全局网络时钟的同步；实现基站的全局网络时钟的同步的具体方法为：

S11、将第i个基站的时钟函数建模为：

C_i(t)＝θ_i+f_i·t

其中，参数θ_i和f_i分别称为时钟偏移和时钟偏斜，t为参考时间；

S12、对于任意两个基站A₁与A₂，假设A₁的计数时钟频率为A₂的计数时钟频率为在一个同步周期T内，独立测量基站A₁与A₂的计时时长，分别为和得到时钟频率的比值

基站A₁在时刻发送同步帧，经过时间后，基站A₂接收到同步帧消息，接收到的时刻为且作为每次同步后A₂基站计时起始时刻，基站A₁在时刻，基站A₂在时刻收到来自定位标签的定位帧消息，则以基站A₁时间为参考，表示如公式：

其中，和分别是第n次同步A₁和A₂的时间；是A₂第n次时钟同步后至收到定位点的定位帧消息的时长，且有

S13、将全局网络时钟同步基站分为主基站、中继基站、从基站；主基站为提供全局时钟标准时间的基站；中继基站有两个作用，一是接收上级基站的时钟同步信息，二是向下一级基站发送时钟同步信息；从基站是只接收上级基站时钟同步信息的基站；全局域网络中任意两基站之间的时钟同步方式如步骤S12所述，其中任意非时钟参考基站的时钟模型中时钟偏斜都是相对该时钟参考基站进行测量，而时钟偏移量是同步路径上所有时钟偏移的和；

S2、使用CHAN算法进行定位，并对同步累积误差进行校正；对一个待定位标签进行定位前，先对能收到该待定位标签信息的N个定位基站进行时钟误差的校正，在所有接收到定位信息的基站中，各基站位置已提前知道，选择接收定位信息最早的基站为定位参考基准，通过定位参考基准发送校正信息，其余N-1个参与定位的基站接收信息后，通过TDOA算法求解出定位参考基准坐标，然后与定位参考基准的准确位置坐标进行差分，形成校正信息；

S3、在定位过程中，对待定位标签和定位参考基准而言，假设每个基站的校正信息均相同，用校正信息校正定位点的伪定位坐标，最终形成更精确的TDOA算法双曲线方程；

S4、采用校正后的双曲线方程，通过TDOA算法解算出更加精确的定位结果。

2.根据权利要求1所述的一种大范围复杂室内环境中精确定位的方法，其特征在于，所述步骤S2的具体方法为：

S21、定位参考基准发送校正信息，如果定位参考基准的实际位置坐标是(x₁,y₁)，得到定位参考基准到第i个定位基站的真实距离：

其中，(x_i,y_i)是第i个定位基站的坐标，且i＝2,3,…,N；

S22、假设通过TDOA算法得到了定位参考基准的定位坐标是则定位参考基准与第i个定位基站之间的伪距：

S23、假设△d_i是第i个定位基站在定位过程中的时钟同步误差累积量的等效测距误差，则校正信息为：

△d_i＝d_i-D_i,i＝2,3,…,N。

3.根据权利要求2所述的一种大范围复杂室内环境中精确定位的方法，其特征在于，所述步骤S3的具体方法为：

S31、对于待定位标签(x,y)，与第i个定位基站的伪距表示为：

S32、对于待定位标签(x,y)，与第i个定位基站的修正后的真实距离表示为：

S33、以第2个基站为定位参考基站，用校正信息校正定位点的伪定位坐标，最终形成更精确的TDOA算法双曲线方程：