定位方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種定位方法，用于將一個(gè)可移動(dòng)本體定位到一目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。所述方法包括：接收該目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)定位信號(hào)；將接收到的定位信號(hào)進(jìn)行小波去噪處理；根據(jù)去噪處理后的定位信號(hào)的頻率與相位差，測(cè)量N組距離差；根據(jù)所測(cè)量的N組距離差進(jìn)行至少兩次加權(quán)最小二乘法，計(jì)算出預(yù)估的坐標(biāo)，并將所述預(yù)估的坐標(biāo)作為初始迭代位置進(jìn)行多次迭代收斂，計(jì)算出目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置；以及控制可移動(dòng)本體定位到所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置。本發(fā)明還提供一種定位系統(tǒng)。
【專利說明】定位方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種定位技術(shù)，具體涉及一種基于小波去噪的定位方法及相關(guān)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，超級(jí)商場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、車站、會(huì)展中心及物流倉(cāng)庫(kù)等大型場(chǎng)所的 規(guī)模和數(shù)量不斷增加，大中城市的高層、高檔商用樓日益增多，其保安自動(dòng)化需求日趨迫 切。巡邏機(jī)器人是一個(gè)集環(huán)境感知、路線規(guī)劃、動(dòng)態(tài)決策、行為控制以及報(bào)警裝置于一體的 多功能綜合系統(tǒng)，采用巡邏機(jī)器人實(shí)行定時(shí)、定點(diǎn)監(jiān)控巡邏或不間斷流動(dòng)巡邏是目前一種 可行的解決方案。將機(jī)器人用于保安工作，具有廣闊的應(yīng)用前景，今年來已受到國(guó)內(nèi)外的重 視，成為服務(wù)機(jī)器人的一個(gè)新研究方向。
[0003] 巡邏機(jī)器人中使用的定位技術(shù)是一種應(yīng)用廣泛的高科技技術(shù)，它在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、 物聯(lián)網(wǎng)、導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，是現(xiàn)今研究的熱點(diǎn)技術(shù)之一。目前用得最多的是GPS、蜂 窩基站、Zigbee、Wifi、UWB等。巡邏機(jī)器人定位采用最多的是GPS算法，但由于GPS對(duì)時(shí)鐘 要求極高且信號(hào)經(jīng)大氣層傳播，容易受天氣影響，而在室內(nèi)會(huì)受電磁屏蔽效應(yīng)，往往難以收 到GPS信號(hào)，因此GPS定位誤差常為10m左右。而蜂窩基站定位的優(yōu)勢(shì)是定位速度快，但其 定位精度不高。多基站定位常用的為Τ0Α及TD0A (到達(dá)時(shí)間及到達(dá)時(shí)間差），基于CC2431/ Zigbee的定位技術(shù)在理想環(huán)境下最高精度能達(dá)到0. 5m，但是在實(shí)際應(yīng)用中定位精度不高。 根據(jù)巡邏機(jī)器人的實(shí)際需要，定位精度通常需達(dá)到〇. lm，而現(xiàn)有的技術(shù)中，僅UWB的精度較 高。然而，UWB成本太高，無法滿足企業(yè)要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種定位方法和相關(guān)系統(tǒng)。
[0005] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供一種定位方法，用于將一個(gè)可移動(dòng)本體定位到一 目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。所述方法包括：接收該目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)定位信號(hào)；將接收到的定位信號(hào)進(jìn)行小 波去噪處理；根據(jù)去噪處理后的定位信號(hào)的頻率與相位差，測(cè)量N組距離差；根據(jù)所測(cè)量的 N組距離差進(jìn)行至少兩次加權(quán)最小二乘法，計(jì)算出預(yù)估的坐標(biāo)，并將所述預(yù)估的坐標(biāo)作為初 始迭代位置進(jìn)行多次迭代收斂，計(jì)算出目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置；以及控制可移動(dòng)本體定位到所述目 標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置。
[0006] 優(yōu)選的，所述將接收到的定位信號(hào)進(jìn)行小波去噪處理的步驟包括：對(duì)所接收的多 個(gè)定位信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理；對(duì)含噪聲的所述定位信號(hào)進(jìn)行正交小波變換，并分解到多個(gè)不同 頻帶上，獲得一組小波系數(shù)；對(duì)所述小波系數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)閾值處理，獲得估計(jì)系數(shù)，并使得 所述小波系數(shù)與所述估計(jì)系數(shù)的差值最??；以及根據(jù)所述估計(jì)系數(shù)進(jìn)行小波重構(gòu)，從而獲 得去噪處理后的定位信號(hào)。
[0007] 優(yōu)選的，所述測(cè)量N組距離差的步驟包括：對(duì)所述去噪處理后的定位信號(hào)進(jìn)行內(nèi) 插還原，并進(jìn)行解調(diào)，得到基帶信號(hào)頻率；計(jì)算所述去噪處理后的定位信號(hào)的傳送/到達(dá)時(shí) 間差；根據(jù)所述時(shí)間差測(cè)量出N組距離差。
[0008] 優(yōu)選的，所述根據(jù)所述時(shí)間差測(cè)量N組距離差的步驟包括：根據(jù)公式：
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種定位方法，用于將一個(gè)可移動(dòng)本體定位到一目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，所述方法包括： 接收該目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)定位信號(hào)； 將接收到的定位信號(hào)進(jìn)行小波去噪處理； 根據(jù)去噪處理后的定位信號(hào)的頻率與相位差，測(cè)量N組距離差； 根據(jù)所測(cè)量的N組距離差進(jìn)行至少兩次加權(quán)最小二乘法，計(jì)算出預(yù)估的坐標(biāo)，并將所 述預(yù)估的坐標(biāo)作為初始迭代位置進(jìn)行多次迭代收斂，計(jì)算出目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置；以及 控制可移動(dòng)本體定位到所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置。
2. 如權(quán)利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述將接收到的定位信號(hào)進(jìn)行小波去 噪處理的步驟包括： 對(duì)所接收的多個(gè)定位信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理； 對(duì)含噪聲的所述定位信號(hào)進(jìn)行正交小波變換，并分解到多個(gè)不同頻帶上，獲得一組小 波系數(shù)； 對(duì)所述小波系數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)閾值處理，獲得估計(jì)系數(shù)，并使得所述小波系數(shù)與所述估 計(jì)系數(shù)的差值最?。灰约? 根據(jù)所述估計(jì)系數(shù)進(jìn)行小波重構(gòu)，從而獲得去噪處理后的定位信號(hào)。
3. 如權(quán)利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述測(cè)量N組距離差的步驟包括： 對(duì)所述去噪處理后的定位信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插還原，并進(jìn)行解調(diào)，得到基帶信號(hào)頻率； 計(jì)算所述去噪處理后的定位信號(hào)的傳送/到達(dá)時(shí)間差； 根據(jù)所述時(shí)間差測(cè)量出N組距離差。
4. 如權(quán)利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述根據(jù)所述時(shí)間差測(cè)量N組距離差的 步驟包括： 根據(jù)公式：
測(cè)量所述距離差，其中，λ為信號(hào)波長(zhǎng)，f為發(fā)射信號(hào)與反射信號(hào)的相位差，c為光速， 其中 Ad e [〇, λ]。
5. 如權(quán)利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述計(jì)算出預(yù)估的坐標(biāo)的步驟包括： 根據(jù)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的初始位置，利用坐標(biāo)點(diǎn)與原點(diǎn)距離計(jì)算公式以及時(shí)間差，計(jì)算第一次 獲得的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的估計(jì)位置；以及 根據(jù)第一次獲得的估計(jì)位置及一個(gè)已知的附加變量，構(gòu)造一組新的誤差方程組，進(jìn)行 第二次加權(quán)最小二乘法估計(jì)； 根據(jù)所述第二次加權(quán)最小二乘法的誤差估計(jì)結(jié)果，以及可移動(dòng)本體的實(shí)際位置坐標(biāo)獲 得所述預(yù)估的坐標(biāo)。
6. 如權(quán)利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述計(jì)算目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置的
根據(jù)公式：η = ht-gt δ進(jìn)行計(jì)算，其弓 表示位置估計(jì)誤差， f 表示距離差真實(shí)值與測(cè)量值之間的差值，
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其中^為估計(jì)的目標(biāo)初始迭代位置與預(yù)定的多個(gè)參考節(jié)點(diǎn)之間的距離。
7. 如權(quán)利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述接收該目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)定位信號(hào) 的步驟之前還包括： 根據(jù)一測(cè)距請(qǐng)求發(fā)送定位測(cè)距信號(hào)請(qǐng)求；以及 根據(jù)所述定位測(cè)距信號(hào)請(qǐng)求，通過無線的方法通知所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述定位信號(hào)。
8. -種定位系統(tǒng)，包括至少一個(gè)后臺(tái)服務(wù)器、至少一個(gè)可移動(dòng)本體與至少三個(gè)基站，所 述可移動(dòng)本體根據(jù)所述后臺(tái)服務(wù)器的控制命令運(yùn)動(dòng)至一目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，其特征在于， 所述基站用于接收所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)定位信號(hào)，并將所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)定位信號(hào) 傳輸至所述后臺(tái)服務(wù)器； 所述后臺(tái)服務(wù)器包括： 接收模塊，用于接收所述基站傳輸?shù)乃瞿繕?biāo)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)定位信號(hào)； 去噪模塊，用于將接收到的定位信號(hào)進(jìn)行小波去噪處理； 測(cè)量模塊，用于根據(jù)去噪處理后的定位信號(hào)的頻率與相位差，測(cè)量N組距離差； 計(jì)算模塊，用于根據(jù)所測(cè)量的N組距離差進(jìn)行至少兩次加權(quán)最小二乘法，計(jì)算出預(yù)估 的坐標(biāo)，并將所述預(yù)估的坐標(biāo)作為初始迭代位置進(jìn)行多次迭代收斂，計(jì)算出目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置； 以及 控制模塊，用于將所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置傳送給所述可移動(dòng)本體，以控制可移動(dòng)本體定位 到所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置。
9. 如權(quán)利要求8所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述去噪模塊包括： 預(yù)處理單元，用于對(duì)所接收的多個(gè)定位信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理； 分解單元，用于對(duì)含噪聲的所述定位信號(hào)進(jìn)行正交小波變換，并分解到多個(gè)不同頻帶 上，獲得一組小波系數(shù)； 系數(shù)去噪單元，用于對(duì)所述小波系數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)閾值處理，獲得估計(jì)系數(shù)，并使得所述 小波系數(shù)與所述估計(jì)系數(shù)的差值最小；以及 信號(hào)重構(gòu)單元，用于根據(jù)所述估計(jì)系數(shù)進(jìn)行小波重構(gòu)，從而獲得去噪處理后的定位信 號(hào)。
10.如權(quán)利要求8所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述接收模塊、所述去噪模塊與所述 測(cè)量模塊整合在一 FPGA中，所述可移動(dòng)本體包括一定位標(biāo)簽，所述定位標(biāo)簽用于接收和發(fā) 射定位信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H04W64/00GK104297724SQ201410544898
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】熊丹, 丁寧 申請(qǐng)人:深圳市科松電子有限公司