基于超宽带的非暴露空间定位方法及系统
技术特征:
1.一种基于超宽带的非暴露空间定位方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的基于超宽带的非暴露空间定位方法,其特征在于,测距算法以ds-twr为基础,实现单标签对多基站的实时测距和多标签的高效测距,包括:假设首先标签向外广播一条poll消息,此时测距开始,标签记下自身的基准时间t_poll;经过一定的飞行时间x后,基站分别收到这条poll消息,再分别记下自身的基准时间r_poll;然后,在一间隔时间后,标签开启接收机,基站a0在接收到poll消息的一定时间后,向标签发送一条回执信息resp0,并记下发送信息的时间t_resp0,标签在接收到后同样也记下接收信息的时间戳r_resp0;同样的,标签之后分别在上述间隔时间的为公差的时间段后开启接收机,a1~i分别相应的时间发送各自的回执信号;最后,当标签收到至少一条resp消息后,会广播发送final消息,这条消息中带有t_poll、r_resp0~i、t_final时间戳信息,基站收到这条广播消息后,再分别记下自身收到消息的时间戳r_final,然后对于第n号基站,便可通过t_poll、r_poll、t_final、r_final、t_respn、r_respn这六个时间戳进行twr计算飞行时间。
3.根据权利要求2所述的基于超宽带的非暴露空间定位方法,其特征在于,实现多个标签间有序的测距,使用固定时间槽的管理方法,该方法为每个标签分配固定的测距发起时序,当某个标签开机后,会自动根据预先设定好的测距发起时间进行睡眠等待,直到计时机将其唤醒才开始工作,系统内默认由a0基站进行标签时序管理,a0基站按系统内标签最大容量分配若干个时间槽,a0基站监控每个标签发起测距请求的时间,并通过resp消息内的sleep correction将标签按id分配到相应时间槽内,使标签有序工作。
4.根据权利要求1所述的基于超宽带的非暴露空间定位方法,其特征在于,非视距识别算法包括三类子算法:k近邻算法、支持向量机算法、随机森林,三种算法分别使用交叉验证选和一种参数搜索方法取最优参数,其中k近邻算法使用遍历搜索法,支持向量机算法使用网格搜索法、随机森林使用随机搜索法,对于三种分类模型单独的分类结果,使用多数投票的方式,选取出最佳的分类结果,对于得到的非视距结果,使用最小二乘拟合算法校正,校正方法为假设标签做加加速度不变的运动。
5.根据权利要求1所述的基于超宽带的非暴露空间定位方法,其特征在于,定位算法以toa为基础,具体为:定位标签位置坐标为(x,y)是未知量,三个基站位置分别为(xi,yi),i=1,2,3,是已知量;根据几何意义,以基站位置为圆心,测距值为半径的三个圆的交点即为标签位置;
6.根据权利要求5所述的基于超宽带的非暴露空间定位方法,其特征在于,若无法实现定位,则使用栅格搜索算法进行定位,其内容包括:在进行搜索之前首先要进行初始化,首先确定场地边界和基站坐标,然后根据给出的栅格边长,将场地划分成若干个栅格,并通过计算基站到栅格四个顶点的距离,记录每个栅格到基站距离的最大最小值并生成电子地图,以备在搜索栅格时使用;根据测距值在地图中搜索时,若测距值刚好在基站到某栅格最大最小距离之间,则认为标签位于该栅格内,并用栅格的中心位置代替标签位置。
7.一种基于超宽带的非暴露空间定位系统,其特征在于,包括:
8.一种非暂态计算机可读存储介质,其特征在于,所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令,所述计算机指令被处理器执行时,实现如权利要求1-6任一项所述的基于超宽带的非暴露空间定位方法。
9.一种计算机设备,其特征在于,包括存储器和处理器,所述处理器和所述存储器相互通信,所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令,所述处理器调用所述程序指令执行如权利要求1-6任一项所述的基于超宽带的非暴露空间定位方法。
10.一种电子设备,其特征在于,包括:处理器、存储器以及计算机程序;其中,处理器与存储器连接,计算机程序被存储在存储器中,当电子设备运行时,所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序,以使电子设备执行实现如权利要求1-6任一项所述的基于超宽带的非暴露空间定位方法的指令。
技术总结
本发明提供一种基于超宽带的非暴露空间定位方法及系统,属于超宽带定位技术领域,计算单标签与多基站间的距离计算,实现多标签间的有序测距;识别所获距离值中非视距的部分,并对其进行校正;根据视距和校正后的非视距测距值,用以计算标签的位置。本发明对于非视距测距结果,采集超宽带信号特征并使用机器学习中的分类模型设计识别算法,并对识别出的非视距测距值使用曲线拟合算法进行校正;接着对于校正后的测距值,以TOA算法为基础改进定位算法,并额外设计新型算法作为非视距环境下的补充,同时使用卡尔曼滤波算法提高定位精度;最后基于CAN总线设计层级结构,实现定位方法中各层级间的数据互通。
技术研发人员:郑伟,李双仟,王睿,王瑾茹
受保护的技术使用者:北京交通大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/18
技术研发人员:郑伟,李双仟,王睿,王瑾茹
技术所有人:北京交通大学
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