吉林大学学报(工学版) ›› 2021, Vol. 51 ›› Issue (6): 2207-2215.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20210590

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虚拟锚点高维坐标的非视距识别及定位优化

孙大洋1(),王雪莹1,韩双雪1,钟辉2(),戴江南3   

  1. 1.吉林大学 通信工程学院，长春 130012
    2.吉林大学 大数据和网络管理中心，长春 130012
    3.吉林大学 软件学院，长春 130012
  • 收稿日期:2021-06-30 出版日期:2021-11-01 发布日期:2021-11-15
  • 通讯作者: 钟辉 E-mail:dysun@jlu.edu.cn;zhongh@jlu.edu.cn
  • 作者简介:孙大洋（1979-），男，副教授，博士. 研究方向：室内定位. E-mail：dysun@jlu.edu.cn
  • 基金资助:
    吉林省科技厅重点研发项目(20200401089GX)

Non⁃line⁃of⁃sight identification and optimization based on virtual coordinates of anchors

Da-yang SUN1(),Xue-ying WANG1,Shuang-xue HAN1,Hui ZHONG2(),Jiang-nan DAI3   

  1. 1.College of Communication Engineering，Jilin University，Changchun 130012，China
    2.Management Center of Big Data and Network，Jilin University，Changchun 130012，China
    3.College of Software，Jilin University，Changchun 130012，China
  • Received:2021-06-30 Online:2021-11-01 Published:2021-11-15
  • Contact: Hui ZHONG E-mail:dysun@jlu.edu.cn;zhongh@jlu.edu.cn

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287

摘要：

通过虚拟锚点高维坐标的方式对非视距误差进行识别，并减弱其对定位精度的影响。在N维空间中，虚拟引入锚点的第N+1维坐标，以锚点N+1维坐标为基准对非视距测量值进行修正，再以修正值求解锚点第N+1维坐标，通过迭代优化待求点的定位结果。本文对虚拟锚点高维坐标的非视距识别及定位优化方法进行了多组实验，结果表明，通过虚拟引入锚点高维分量可以识别一个或多个非视距误差，通过迭代修正的方式可有效提高定位的精度。

关键词: 通信技术, 非视距识别, 高维坐标, 多边测量法, 室内定位

Abstract:

In this paper, the Non-line-of-sight (NLOS) error is identified by virtual anchor high-dimensional coordinates and its influence on positioning accuracy is weakened. In N-dimensional space, the N+1-dimensional coordinates of the anchor point are introduced, and the ranging value is modified based on the N+1-dimensional coordinates of the anchor nodes. Then the N+1-dimensional coordinates of the anchor nodes are solved by the modified value, and the positioning result of the node to be solved is optimized by iteration. The NLOS identification and localization optimization method of virtual anchor high-dimensional coordinates are tested. The results show that multiple NLOS errors can be identified by introducing virtual anchor high-dimensional components, and the localization accuracy can be effectively improved by iterative correction.

Key words: communication technology, non-line-of-sight(NLOS) identification, high dimensional coordinates, multilateration, indoor positioning

中图分类号: 

  • TP39

图1

多边测量法定位模型"

图2

虚拟锚点高维坐标的非视距识别方法模型"

图3

虚拟锚点高维坐标的定位优化算法流程图"

表1

4个锚点1条边引入非视距测量定位场景"

锚点编号锚点坐标/m待求点到锚点理论距离/m待求点到锚点仿真距离/m
1（0，4）45
2（4，0）44
3（4，8）44
4（8，4）44

图4

单一非视距定位结果图"

图5

单一非视距定位误差随迭代次数的变化过程"

图6

单一非视距定位过程中锚点z坐标的变化过程"

表2

4个锚点2条边引入非视距测量定位场景"

锚点编号锚点坐标/m待求点到锚点理论距离/m待求点到锚点仿真距离/m
1（0，4）3.1623.162
2（2，1）2.2364
3（4，4）1.4144
4（7，1）4.4724.472

图7

多个非视距定位结果图"

图8

多个非视距定位误差随迭代次数的变化过程"

图9

多个非视距定位过程中锚点z坐标的变化过程"

表3

5个锚点2条边引入非视距测量定位场景"

锚点编号锚点坐标/m待求点到锚点理论距离/m待求点到锚点仿真距离/m
1（0，4）3.1623.162
2（2，1）2.2364
3（4，4）1.4145
4（7，1）4.4724.472
5（6，2）3.16233.1623

表4

6个锚点2条边引入非视距测量定位场景"

锚点编号锚点坐标/m

待求点到锚

点理论距离/m

待求点到锚

点仿真距离/m

1（0，4）3.1623.162
2（2，1）2.2364
3（4，4）1.4145
4（7，1）4.4724.472
5（6，2）3.16233.1623
6（1，5）2.82842.8284

表5

7个锚点2条边引入非视距测量定位场景"

锚点编号锚点坐标/m

待求点到锚

点理论距离/m

待求点到锚

点仿真距离/m

1（0，4）3.1623.162
2（2，1）2.2364
3（4，4）1.4145
4（7，1）4.4724.472
5（6，2）3.16233.1623
6（1，5）2.82842.8284
7（5，6）3.60563.6056

表6

三维空间5个锚点1条边引入非视距测量定位场景"

锚点编号锚点坐标/m待求点到锚点理论距离/m待求点到锚点仿真距离/m
1（5，5，0）56
2（5，5，10）55
3（0，5，5）55
4（10，5，5）55
5（5，0，5）55

图10

单一非视距定位结果图"

图11

单一非视距定位误差随迭代次数的变化过程"

图12

单一非视距定位过程中锚点z坐标的变化过程"

图13

多个非视距定位结果图"

表7

三维空间6个锚点2条边引入非视距测量定位场景"

锚点编号锚点坐标/m待求点到锚点理论距离/m待求点到锚点仿真距离/m
1（5，5，0）59
2（5，5，10）59
3（0，5，5）55
4（10，5，5）55
5（5，0，5）55
6（6，4，6）1.73211.7321

表8

三维空间7个锚点2条边引入非视距测量定位场景"

锚点编号锚点坐标/m待求点到锚点理论距离/m待求点到锚点仿真距离/m
1（5，5，0）59
2（5，5，10）59
3（0，5，5）55
4（10，5，5）55
5（5，0，5）55
6（6，4，6）1.73211.7321
7（3，3，3）3.46413.4641

表9

三维空间8个锚点2条边引入非视距测量定位场景"

锚点编号锚点坐标/m待求点到锚点理论距离/m待求点到锚点仿真距离/m
1（5，5，0）59
2（5，5，10）59
3（0，5，5）55
4（10，5，5）55
5（5，0，5）55
6（6，4，6）1.73211.7321
7（3，3，3）3.46413.4641
8（4，6，5）1.4141.414
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