定位方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种定位方法，用于将一个可移动本体定位到一目标节点。所述方法包括：接收该目标节点的多个定位信号；将接收到的定位信号进行小波去噪处理；根据去噪处理后的定位信号的频率与相位差，测量N组距离差；根据所测量的N组距离差进行至少两次加权最小二乘法，计算出预估的坐标，并将所述预估的坐标作为初始迭代位置进行多次迭代收敛，计算出目标节点位置；以及控制可移动本体定位到所述目标节点位置。本发明还提供一种定位系统。
【专利说明】定位方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种定位技术，具体涉及一种基于小波去噪的定位方法及相关系统。
【背景技术】
[0002] 随着社会经济的发展，超级商场、机场、车站、会展中心及物流仓库等大型场所的 规模和数量不断增加，大中城市的高层、高档商用楼日益增多，其保安自动化需求日趋迫 切。巡逻机器人是一个集环境感知、路线规划、动态决策、行为控制以及报警装置于一体的 多功能综合系统，采用巡逻机器人实行定时、定点监控巡逻或不间断流动巡逻是目前一种 可行的解决方案。将机器人用于保安工作，具有广阔的应用前景，今年来已受到国内外的重 视，成为服务机器人的一个新研究方向。
[0003] 巡逻机器人中使用的定位技术是一种应用广泛的高科技技术，它在移动互联网、 物联网、导航技术应用非常广泛，是现今研究的热点技术之一。目前用得最多的是GPS、蜂 窝基站、Zigbee、Wifi、UWB等。巡逻机器人定位采用最多的是GPS算法，但由于GPS对时钟 要求极高且信号经大气层传播，容易受天气影响，而在室内会受电磁屏蔽效应，往往难以收 到GPS信号，因此GPS定位误差常为10m左右。而蜂窝基站定位的优势是定位速度快，但其 定位精度不高。多基站定位常用的为Τ0Α及TD0A (到达时间及到达时间差），基于CC2431/ Zigbee的定位技术在理想环境下最高精度能达到0. 5m，但是在实际应用中定位精度不高。 根据巡逻机器人的实际需要，定位精度通常需达到〇. lm，而现有的技术中，仅UWB的精度较 高。然而，UWB成本太高，无法满足企业要求。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述的技术问题，本发明提供一种定位方法和相关系统。
[0005] 在本发明的一个实施例中，提供一种定位方法，用于将一个可移动本体定位到一 目标节点。所述方法包括：接收该目标节点的多个定位信号；将接收到的定位信号进行小 波去噪处理；根据去噪处理后的定位信号的频率与相位差，测量N组距离差；根据所测量的 N组距离差进行至少两次加权最小二乘法，计算出预估的坐标，并将所述预估的坐标作为初 始迭代位置进行多次迭代收敛，计算出目标节点位置；以及控制可移动本体定位到所述目 标节点位置。
[0006] 优选的，所述将接收到的定位信号进行小波去噪处理的步骤包括：对所接收的多 个定位信号进行预处理；对含噪声的所述定位信号进行正交小波变换，并分解到多个不同 频带上，获得一组小波系数；对所述小波系数进行自适应阈值处理，获得估计系数，并使得 所述小波系数与所述估计系数的差值最小；以及根据所述估计系数进行小波重构，从而获 得去噪处理后的定位信号。
[0007] 优选的，所述测量N组距离差的步骤包括：对所述去噪处理后的定位信号进行内 插还原，并进行解调，得到基带信号频率；计算所述去噪处理后的定位信号的传送/到达时 间差；根据所述时间差测量出N组距离差。
[0008] 优选的，所述根据所述时间差测量N组距离差的步骤包括：根据公式：
[0009]
【权利要求】
1. 一种定位方法，用于将一个可移动本体定位到一目标节点，所述方法包括： 接收该目标节点的多个定位信号； 将接收到的定位信号进行小波去噪处理； 根据去噪处理后的定位信号的频率与相位差，测量N组距离差； 根据所测量的N组距离差进行至少两次加权最小二乘法，计算出预估的坐标，并将所 述预估的坐标作为初始迭代位置进行多次迭代收敛，计算出目标节点位置；以及 控制可移动本体定位到所述目标节点位置。
2. 如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述将接收到的定位信号进行小波去 噪处理的步骤包括： 对所接收的多个定位信号进行预处理； 对含噪声的所述定位信号进行正交小波变换，并分解到多个不同频带上，获得一组小 波系数； 对所述小波系数进行自适应阈值处理，获得估计系数，并使得所述小波系数与所述估 计系数的差值最小；以及 根据所述估计系数进行小波重构，从而获得去噪处理后的定位信号。
3. 如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述测量N组距离差的步骤包括： 对所述去噪处理后的定位信号进行内插还原，并进行解调，得到基带信号频率； 计算所述去噪处理后的定位信号的传送/到达时间差； 根据所述时间差测量出N组距离差。
4. 如权利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述根据所述时间差测量N组距离差的 步骤包括： 根据公式：
测量所述距离差，其中，λ为信号波长，f为发射信号与反射信号的相位差，c为光速， 其中 Ad e [〇, λ]。
5. 如权利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述计算出预估的坐标的步骤包括： 根据目标节点的初始位置，利用坐标点与原点距离计算公式以及时间差，计算第一次 获得的目标节点的估计位置；以及 根据第一次获得的估计位置及一个已知的附加变量，构造一组新的误差方程组，进行 第二次加权最小二乘法估计； 根据所述第二次加权最小二乘法的误差估计结果，以及可移动本体的实际位置坐标获 得所述预估的坐标。
6. 如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述计算目标节点位置的
根据公式：η = ht-gt δ进行计算，其弓 表示位置估计误差， f 表示距离差真实值与测量值之间的差值，
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其中^为估计的目标初始迭代位置与预定的多个参考节点之间的距离。
7. 如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述接收该目标节点的多个定位信号 的步骤之前还包括： 根据一测距请求发送定位测距信号请求；以及 根据所述定位测距信号请求，通过无线的方法通知所述目标节点发送所述定位信号。
8. -种定位系统，包括至少一个后台服务器、至少一个可移动本体与至少三个基站，所 述可移动本体根据所述后台服务器的控制命令运动至一目标节点，其特征在于， 所述基站用于接收所述目标节点的多个定位信号，并将所述目标节点的多个定位信号 传输至所述后台服务器； 所述后台服务器包括： 接收模块，用于接收所述基站传输的所述目标节点的多个定位信号； 去噪模块，用于将接收到的定位信号进行小波去噪处理； 测量模块，用于根据去噪处理后的定位信号的频率与相位差，测量N组距离差； 计算模块，用于根据所测量的N组距离差进行至少两次加权最小二乘法，计算出预估 的坐标，并将所述预估的坐标作为初始迭代位置进行多次迭代收敛，计算出目标节点位置； 以及 控制模块，用于将所述目标节点位置传送给所述可移动本体，以控制可移动本体定位 到所述目标节点位置。
9. 如权利要求8所述的定位系统，其特征在于，所述去噪模块包括： 预处理单元，用于对所接收的多个定位信号进行预处理； 分解单元，用于对含噪声的所述定位信号进行正交小波变换，并分解到多个不同频带 上，获得一组小波系数； 系数去噪单元，用于对所述小波系数进行自适应阈值处理，获得估计系数，并使得所述 小波系数与所述估计系数的差值最小；以及 信号重构单元，用于根据所述估计系数进行小波重构，从而获得去噪处理后的定位信 号。
10.如权利要求8所述的定位系统，其特征在于，所述接收模块、所述去噪模块与所述 测量模块整合在一 FPGA中，所述可移动本体包括一定位标签，所述定位标签用于接收和发 射定位信号。
【文档编号】H04W64/00GK104297724SQ201410544898
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】熊丹, 丁宁 申请人:深圳市科松电子有限公司