[发明专利]基于非视距环境评价的室内UWB定位优化建站方法

说明书

基于非视距环境评价的室内UWB定位优化建站方法，属于室内无线定位技术领域。本发明主要利用UWB信号的视距与非视距区域在测距上的应用，完成室内基站的非视距加权面积最小布局的仿真。在获得室内地图的基础上，对其进行建模，首先根据地图信息进行基站大致范围的划分，然后利用遗传算法依次对各个基站的位置进行非视距性能优化解算。本发明与传统建站模式相比，通过建模仿真可以快速获取基站最优部署位置，减小非视距传播对室内UWB定位影响，提高基站的可用范围，减少实际测试时的人力物力损耗，对实际UWB定位基站的布设有一定的指导意义。

技术领域

本发明涉及基于非视距环境评价的室内UWB定位优化建站方法，涉及室内无线定位技术领域。

背景技术

随着无线通信技术的发展，人们日常生活中对位置服务的需求不断提升，室外中全球卫星导航系统(GNSS)技术已经十分成熟，可以为人们提供可靠的室外定位服务，而在室内环境中，由于受到建筑物等遮挡，导致卫星信号削弱严重，很难在室内提供可靠的定位服务，因此提高定位精度成为了室内定位的重要研究。

随着技术的不断发展，目前室内定位技术主要有以下几种：蓝牙，Wi-Fi，步行者航位推算(PDR)，计算机视觉以及超宽带(UWB)定位等。蓝牙，Wi-Fi和PDR，等定位技术精度仅能达到米级，但部署成本低，甚至无需部署专用的随便。计算机视觉和UWB技术定位精度可以达到厘米级别，因此收到广泛重视，而通过计算机视觉解算位置需要较高的功耗，因而超宽带凭借极高的时间分辨率、极大的带宽和较低的功耗，在厘米级定位技术中具有巨大优势。

超宽带定位精度很大一部分受到视距传播(LOS)和非视距传播(NLOS)的影响，体现在视距范围内定位精度高，非视距范围内定位精度较低，需要采用补偿算法拟合来提高非视距定位精度，而基站的布设方式直接影响到视距和非视距范围。目前，大部分UWB室内定位基站布设方案仅根据场景结构选择阵型，采用相关准则分析定位精度，对几种基站布设方式进行比较，未提出基站布设优化的方法或在空旷环境下进行基站布设，未考虑在含障碍物环境下非视距传播的影响，导致优化方法不具备适用性。

发明内容

针对上述所指出的现有的基站布设优化方法的缺陷，提出基于非视距环境评价的室内UWB定位优化建站方法，基站布设的目标是减小非视距传播对室内UWB定位影响，提高基站的可用范围，减少实际测试时的人力物力损耗，为实际室内UWB定位基站的布设提供一定的指导意义。

本发明提供基于非视距环境评价的室内UWB定位优化建站方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)人为约束，输入场景大小，并根据地图信息和定位需求为各个基站划分范围；

(2)区域内随机生成基站坐标；

(3)计算当前基站对应的非视距性能；

步骤(3)所述计算当前基站对应的非视距性能，采用多基站非视距面积融合权值来评价非视距性能，其步骤包括：

(3.1)将场景按网格划分，网格大小为15cm*15cm，共M*N个网格；

(3.2)计算当前基站对应的非视距面积，和其他已部署基站的公共非视距面积；

(3.3)将各个非视距面积分别乘以权重系数后相加，得到当前基站的非视距性能；

(4)判断其是否达到最优，若否，继续搜索更新、基站坐标返回步骤(2)：若是，则输出当前区域的优化基站坐标，转到步骤(5)；

步骤(4)所述判断其是否达到最优，采用某种智能算法，更新坐标点，使得非视距性能评价指标达到最优，输出最优坐标，即arg min{Z_i}；

(5)下一个基站重复步骤(2)(3)(4)，直到所有基站都完成解算，完成优化建站。