专利名称：一种无线定位系统的误差补偿方法
技术领域：
本发明涉及误差补偿技术领域，主要适用于无线定位系统的误差补偿方法。
背景技术：
随着无线通讯技术的飞速发展，其在各领域中的应用越来越广泛。特别是在定位服务领域，无线定位系统的研究是ー个热门的研究课题。一直以来，传统的GPS定位系统占据着定位服务的主要市场，但其无线信号由于受到建筑物、墙壁等阻隔的影响，所以不能在室内或狭窄的街道环境工作。为此，国外许多科学家推出了基于各种无线测量技术的室内无线定位系统，如BAT定位系统、Active badges定位系统、Cricket定位系统等,这些无线定位系统是对传统GPS定位系统ー个重要补充。特别近些年来，随着无线局域网的普及，为基于802. 11的无线定位系统提供了良好的基础设施，因而其有着良好的应用前景。 对于无线定位系统而言，系统的定位精度是衡量ー个定位系统质量最重要的指标，而且随着这些系统在各应用领域的推广，对系统的定位精度越来越高，如在精密測量领域，其要求系统的定位精度达到厘米级，甚至毫米级。但限于无线测量技术的限制，部分无线系统定位精度容易随着环境、场景等因素的改变而改变。如基于超声波技术的无线定位系统(如BAT定位系统、Cricket定位系统等)，由于超声波在传输过程中裳减明显，而且超声波对周围环境温度、湿度的变化非常敏感，因而该类无线定位系统定位精度随环境温度、湿度、场景的改变而改变；基于射频识别技术的无线定位系统(如=SpotON定位系统)，由于室内环境复杂、射频信号多径传播、随机噪声干扰等，因而这类系统对环境依赖很大；基于红外技术的无线定位系统由于红外信号在传输过程中容易受到障碍物阻挡，射程短，而且容易受到环境光的干扰，因而系统定位精度对环境的变化也非常敏感。所有的这些问题都会对无线定位系统的定位精度产生影响。特别是当环境场景改变时，系统的定位精度会受到相应环境场景的影响，这成为了影响这些无线定位系统推广使用ー个桎梏。解决这些问题的ー个重要方法是误差补偿。目前无线定位系统误差补偿的方法都只能在特定的条件下提高无线定位系统的定位精度，缺乏对某些影响因素本身无法测量、环境随时间而改变等问题的考虑，故无线定位系统的环境自适应能力差、系统定位精度随环境的变化而变化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无线定位系统的误差补偿方法，它提高了系统定位精度和系统对环境、场景的动态自适应能力。为解决上述技术问题，本发明提供了一种无线定位系统的误差补偿方法，包括下述步骤步骤一通过分析影响无线定位系统定位精度的影响因素，得到一组影响因素集V P:_{χι，X2，X3，···，Xp};步骤ニ 在无线定位系统的场景中布置至少P个已知坐标的參考点；其中，P为影响因素集Vf中影响因素的个数；步骤三将待定位位置置于所述參考点的位置，并对所述待定位位置坐标进行定位，采集系统定位误差数据以初始化训练数据集D；其中，Xi为所述影响因素集Vf中元素所组成的向量，yi为误差向量，N为训练数据集的大小；步骤四通过训练所述训练 数据集D，得到相应的误差回归估计模型；步骤五由所述误差回归估计模型得到误差估计结果；具体方法如下若环境有改变，则采集參考点的Vf数据作为误差回归估计模型的输入，得到相应的误差估计结果；若环境没有改变，则采集待定位位置的Vf数据作为误差回归估计函数的输入，得到相应的误差估计结果；步骤六根据所述得到的误差估计结果进行误差补偿；步骤七判断定位位置是否是參考点；如果是，则跳到步骤九，否则跳到步骤八；步骤八定位是否结束；如果结束，则终止，否则跳到步骤五；步骤九对补偿效果进行评估；如果补偿效果好，则跳到步骤八，否则跳到步骤三。进ー步的，在所述步骤一中，分析影响无线定位系统定位精度的影响因素后，通过实验对所述影响因素进行验证。进ー步的，在所述步骤一中，通过实验对所述影响因素进行验证包括先选取影响系统定位精度的所有因素，再依次改变其中ー个因素并保持其他因素不变，然后重复定位某ー个已知的參考点；如果系统定位误差随着该影响因素的改变而改变，则把该影响因素加入所述影响因素集VF。进ー步的，在所述步骤三中，将待定位位置置于所述參考点的位置的具体方法为设參考点的位置坐标为{X，Y，Z}，同时在无线定位系统中，设待定位位置为待定位设备无线信号接收天线连接该设备的连接点，坐标为{X，Y, ζ}，使得— xf +(F-yf +(Z-zf <ε其中ε趋近于O。进ー步的，所述步骤三中，在初始化所述训练数据集D时，进行无补偿定位。进ー步的，在所述步骤三中，所述系统定位误差数据为參与定位坐标计算的距离误差、參与定位的信号强度误差或定位坐标误差。进ー步的，在所述步骤四中，通过支持向量回归算法训练所述训练数据集D。进ー步的，所述支持向量回归算法指加权支持向量回归(W-SVR)方法；其中，加权因子μ i的确定方法为通过主成分分析法确定影响系统定位精度的Vf数据集中第一主成分M ;设Mi为训练数据集D上第i个数据元组的的第一主成分，则
权利要求
1.一种无线定位系统的误差补偿方法，其特征在于，包括下述步骤 步骤ー通过分析影响无线定位系统定位精度的影响因素，得到一组影响因素集Vf:_ΙΧι，X2，X3，···，Xpl ; 步骤ニ 在无线定位系统的场景中布置至少P个已知坐标的參考点；其中，P为影响因素集Vf中影响因素的个数； 步骤三将待定位位置置于所述參考点的位置，并对所述待定位位置坐标进行定位，采集系统定位误差数据以初始化训练数据集D； 其中，Xi为所述影响因素集Vf中元素所组成的向量，yi为误差向量，N为训练数据集的大小； 步骤四通过训练所述训练数据集D，得到相应的误差回归估计模型； 步骤五由所述误差回归估计模型得到误差估计结果；具体方法如下 若环境有改变，则采集參考点的Vf数据作为误差回归估计模型的输入，得到相应的误差估计结果； 若环境没有改变，则采集待定位位置的Vf数据作为误差回归估计函数的输入，得到相应的误差估计结果； 步骤六根据所述得到的误差估计结果进行误差补偿； 步骤七判断定位位置是否是參考点； 如果是，则跳到步骤九，否则跳到步骤八； 步骤八定位是否结束； 如果结束，则终止，否则跳到步骤五； 步骤九对补偿效果进行评估； 如果补偿效果好，则跳到步骤八，否则跳到步骤三。
2.如权利要求I所述的无线定位系统的误差补偿方法，其特征在于，在所述步骤一中，分析影响无线定位系统定位精度的影响因素后，通过实验对所述影响因素进行验证。
3.如权利要求2所述的无线定位系统的误差补偿方法，其特征在于，在所述步骤一中，通过实验对所述影响因素进行验证包括 先选取影响系统定位精度的所有因素，再依次改变其中ー个因素并保持其他因素不变，然后重复定位某ー个已知的參考点；如果系统定位误差随着该影响因素的改变而改变，则把该影响因素加入所述影响因素集VF。
4.如权利要求I所述的无线定位系统的误差补偿方法，其特征在于，在所述步骤三中，将待定位位置置于所述參考点的位置的具体方法为 设參考点的位置坐标为{X，Y，Z}，同时在无线定位系统中，设待定位位置为待定位设备无线信号接收天线连接该设备的连接点，坐标为！χ，Y, ζ}，使得
5.如权利要求I所述的无线定位系统的误差补偿方法，其特征在于，所述步骤三中，在初始化所述训练数据集D时，进行无补偿定位。
6.如权利要求I所述的无线定位系统的误差补偿方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述系统定位误差数据为參与定位坐标计算的距离误差、參与定位的信号强度误差或定位坐标误差。
7.如权利要求I所述的无线定位系统的误差补偿方法，其特征在于，在所述步骤四中，通过支持向量回归算法训练所述训练数据集D。
8.如权利要求7所述的无线定位系统的误差补偿方法，其特征在于，所述支持向量回归算法指加权支持向量回归(W-SVR)方法；其中，加权因子μ j的确定方法为 通过主成分分析法确定影响系统定位精度的Vf数据集中第一主成分M ;设Mi为训练数据集D上第i个数据元组的的第一主成分，则
9.如权利要求I所述的无线定位系统的误差补偿方法，其特征在于，所述误差回归估计模型为
10.如权利要求1-9中任意一项所述的无线定位系统的误差补偿方法，其特征在于，在所述步骤九中，对所述补偿效果进行评估的方法为 设參考点的位置坐标为{X，Y，Z},误差补偿后的定位位置坐标为{x，y，z}，则有
全文摘要
本发明涉及误差补偿技术领域，公开了一种无线定位系统的误差补偿方法，该方法充分考虑现有定位技术容易受到定位场景、环境因素等影响的特点，通过参考点在线采集系统定位误差信息作为训练数据集中的数据，利用支持向量回归方法训练该训练数据集得到系统定位误差的回归估计模型。当场景或环境改变时，更新训练数据集得到新的系统定位误差回归估计模型，最后基于该模型进行自适应误差补偿，以此提高系统的环境自适应能力和系统定位精度。
文档编号G01D3/028GK102692241SQ20121019127
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者张仁同, 石柯 申请人:华中科技大学