專利名稱：基于uwb技術(shù)的樓宇定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及RFID和UWB (Ultra-Wideband，超寬帶)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于UffB技術(shù)的樓宇定位方法。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)對于人員定位，通常都采用以下幾種方案I.紅外線室內(nèi)定位技術(shù)。紅外線室內(nèi)定位技術(shù)定位的原理是，紅外線IR標(biāo)識發(fā)射調(diào)制的紅外射線，通過安裝在室內(nèi)的光學(xué)傳感器接收進(jìn)行定位。雖然紅外線具有相對較高的室內(nèi)定位精度，但是由于光線不能穿過障礙物，使得紅外射線僅能視距傳播。直線視距和傳輸距離較短這兩大主要缺點使其室內(nèi)定位的效果很差。當(dāng)標(biāo)識放在ロ袋里或者有墻壁及其他遮擋時就不能正常工作，需要在每個房間、走廊安裝接收天線，造價較高。因此，紅外線只適合短距離傳播，而且容易受其它光源干擾，在精確定位上有局限性。2.超聲波定位技木。超聲波測距主要采用反射式測距法，通過三角定位等算法確定物體的位置，即發(fā)射超聲波并接收由被測物產(chǎn)生的回波，根據(jù)回波與發(fā)射波的時間差計算出待測距離，有的則采用單向測距法。超聲波定位系統(tǒng)可由若干個應(yīng)答器和ー個主測距器組成，主測距器放置在被測物體上，主測距器向位置固定的應(yīng)答器發(fā)射相同頻率的無線電信號，應(yīng)答器在收到無線電信號后同時向主測距器發(fā)射超聲波信號，主測距器根據(jù)接收的信號測算出與各個應(yīng)答器之間的距離。當(dāng)同時有3個或3個以上不在同一直線上的應(yīng)答器做出回應(yīng)時，可以根據(jù)相關(guān)計算確定出被測物體所在的ニ維坐標(biāo)系下的位置。超聲波定位整體定位精度較高，結(jié)構(gòu)簡單，但超聲波受多徑效應(yīng)和非視距傳播影響很大，同時需要大量的底層硬件設(shè)施投資，成本太高。3.藍(lán)牙技木。藍(lán)牙技木通過測量信號強(qiáng)度進(jìn)行定位。這是ー種短距離低功耗的無線傳輸技術(shù)，在室內(nèi)安裝適當(dāng)?shù)乃{(lán)牙局域網(wǎng)接入點，把網(wǎng)絡(luò)配置成基于多用戶的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接模式，并保證藍(lán)牙局域網(wǎng)接入點始終是這個微微網(wǎng)(Piconet)的主設(shè)備，就可以獲得用戶的位置信息。藍(lán)牙技術(shù)主要應(yīng)用于小范圍定位，例如單層大廳或倉庫。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于UWB技術(shù)的樓宇定位方法。該方法通過結(jié)合RFID技術(shù)來實現(xiàn)對樓宇人員的定位。由于方法中涉及UWB技術(shù)，作為ー種高速、低成本和低功耗，抗多徑干擾、穿透能力強(qiáng)的新興無線通信技木。UWB信號是帶寬大于500MHz或基帶帶寬和載波頻率的比值大于O. 2的脈沖信號，具有很寬的頻帶范圍，頻帶從3. IGHz 10. 6GHz，并限制信號的發(fā)射功率在-41dBm以下。這樣使得其在符合IEEE802. 15. 4a的低速低功率傳輸?shù)那闆r下非常適合應(yīng)用于室內(nèi)靜止或者移動物體以及人的定位跟蹤，能提供十分精確的定位精度。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下基于UWB技術(shù)的樓宇定位方法，包括TOA距離估計和模糊邏輯的權(quán)值選取兩個步驟；所述TOA距離估計是利用檢測接收信號中的直達(dá)路徑的到達(dá)時間，來測量通信收發(fā)節(jié)點間的距離，具體來說就是對于ー個單路徑加性白噪聲信道條件，利用TOA測距的距
離估計根均方差，即采用公式
權(quán)利要求
1.基于UWB技術(shù)的樓宇定位方法，其特征在于，包括TOA距離估計和模糊邏輯的權(quán)值選取兩個步驟； 所述TOA距離估計是利用檢測接收信號中的直達(dá)路徑的到達(dá)時間，來測量通信收發(fā)節(jié) 點間的距離，利用公> , c 和β □ ^^計算得出。
所述模糊邏輯的權(quán)值選取步驟還包括 (1)設(shè)UWB信號在Ttl時刻被發(fā)送，在接收端節(jié)點接收到的首次到達(dá)信號和幅度最強(qiáng)信號的到達(dá)時刻分別為TjPTs，通過公式T= α * Tf+(l-a) · Ts來計算得出直達(dá)信號到達(dá)時刻； (2)使用模糊邏輯技術(shù)來選取權(quán)值a，設(shè)首次到達(dá)信號和幅度最強(qiáng)信號的幅度分別為EdP Es，并定義E= Ef|/|ES|, Tr = (Tf-T0)/(Ts-T0)o民和I；為模糊邏輯函數(shù)的輸入，a為輸出； (3)當(dāng)發(fā)射信號時刻Ttl= 0，在接收端分別記錄下首次到達(dá)信號時刻Tf，幅度最強(qiáng)信號的到達(dá)時刻Ts，首次到達(dá)信號幅度Ef和幅度最強(qiáng)信號的幅度Es。分別計算出模糊邏輯的輸入值EpTs，根據(jù)隸屬函數(shù)，可以得到a ； (4)將Tf、Ts、α代入公式T= a · Tf+(I-a) · Ts,即可得到直達(dá)信號到達(dá)時刻T，進(jìn)而結(jié)合公式R = c · (T-Ts)，計算出兩點之間的距離。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于UWB技術(shù)的樓宇定位方法。該方法包括TOA距離估計和模糊邏輯的權(quán)值選取兩個步驟；即通過對首次到達(dá)信號時間和最強(qiáng)信號時間進(jìn)行加權(quán)來得到直達(dá)信號到達(dá)時間，并采用模糊邏輯技術(shù)計算加權(quán)系數(shù)。實際數(shù)據(jù)表明，這樣極大地提高定位精度。與傳統(tǒng)的窄帶定位系統(tǒng)相比，本發(fā)明方法具有穿透力強(qiáng)、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點。
文檔編號G01S11/02GK102662168SQ20121011337
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者孫亞洲, 尹啟剛 申請人:上海數(shù)衛(wèi)電子有限公司