基于Nanoloc的TOA指纹算法定位研究

  作者:孟祥龙 刘德亮 王姣姣 时间:2013-08-28来源:电子产品世界

  参考点加权定位

  定位参考集合 中的各指纹点对应的欧几里得距离有大有小,即表明各指纹点对定位待定位节点所起的作用不同,基于此,本文使用加权算法,将该参考点对应的欧几里得距离的倒数作为该参考点的权值,

  其中(x0,y0)为指纹算法得到的待定位节点坐标,(xi,yi)为区域中的指纹坐标。

  为了防止待定位点碰巧在某指纹点上的情况,在所得的欧几里得距离值基础上加上一个很小的数值ε,从而不会有欧几里得距离为零,权值无穷大的情况出现,即

  实验结果及分析

  为了检验此方法的可行性,我们进行了如下实验:在室内选择一个4.2m×4.2m的方形空旷区域,在角落位置放置阅读器,每隔0.6m选择一个指纹点,建立数据库。在定位区域中随机放置一个待定位节点,由放置于角落的阅读器读取其距离信息,进行定位。

  指纹法定位精度

  将指纹法所得定位结果与最小二乘法所得定位结果进行比较。

  由图中曲线看出,利用指纹算法定位,比基于最小二乘法定位的精度要高很多。指纹法定位精度在0.5m左右,当定位区域变大之后,这个精度足以满足要求。

  不同的参考点密度对定位精度的影响

  将定位区域内的指纹点个数依次选定为36、18、9,重复上述实验,得到如下定位结果:

  通过上图可以看出,当参考点密度降低之后,随之明显降低的是定位精度。

  最邻近参考点个数k对定位精度的影响

  将阈值选为不同的值,从而定位参考集合内的参考点个数也会不同,表1表示了不同的参考点个数对定位精度的影响,用均方差误差来表示。

  由表1中数据可以看到,随着定位参考点个数k值的增大,定位误差error并没有明显的改善,仅仅是误差均方差变小。

  结语

  本文针对室内环境下多径效应的存在对TOA测距有较大误差,且存在非单调性的问题,提出使用指纹算法,利用动态阈值,误差加权等方法改善定位精度,并与最小二乘法定位比较,发现此方法能够获得更好的定位误差,有效的提高了定位精度,并使定位精度不再过度依赖测量值的准确性,定位误差趋于稳定,能够较好的满足一般的定位需求。

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关键词: 指纹算法 室内定位 TOA Nanoloc 无线射频识别 201309

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