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摘要：本发明公开了一种基于UWB的TOA与位置指纹联合室内定位方法，其包括：在无线传感网络中采集指纹信息，对指纹信息进行处理获取离线指纹信息库，在线实时定位阶段使用三边测距法先确定移动标签的估计位置范围，在估计范围内使用改进的增强加权K邻近算法获取移动标签的估计位置坐标。该方法通过采集到达时间信息作为指纹向量，减小了环境等因素对指纹的干扰，在进行指纹匹配之前使用三边测距算法减小了匹配计算量，可提高定位精度。

主权项：1.基于UWB的TOA与位置指纹联合定位方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：1在无线传感器网络中建立二维直角坐标系作为参考系，并布置3个参考锚节点，其位置坐标分别被记作x1,y1,x2,y2，x3,y3，另外将待定位移动标签的位置坐标记为a,b；1a选取定位区域为50m*50m的一个方形区域；1b选取每个指纹位置的长为1m，宽为1m，即将无线传感器网络所在的区域划分为50行50列的网格，共计2500个网格；2离线阶段，选取较为准确的指纹构建离线指纹数据库；2a在每个网格点上的中心位置进行TOA信息采集，TOA是根据测量移动标签TP与参考锚节点AP之间的到达时间，对每个指纹点信息采集20次；2b将每个网格上的TOA信息与网格二维坐标对应成指纹向量；2c通过k-means聚类算法对采集到的指纹进行处理，把每一个指纹点所采集到的同一个AP的一组TOA信号值作为一个聚类，共有3*2500个聚类；将指纹采集点处采集到来自锚节点APk的第j次测量的TOA值记为TOAkj，判断TOAkj与聚类中心的距离是否在阈值范围内，是则保留，否则删除；3通过三边测距法计算得移动标签位置所在范围，在实时定位阶段缩小移动标签定位范围，得到移动标签估计范围方法为：参考锚节点AP1、AP2和AP3，在理想状态下，由接收移动标签所发出的到达时间信息可知，移动标签应在以AP1、AP2、AP3为圆心，分别以r1、r2和r3为半径的圆上；实际中，由于测量误差的存在，三圆将会交于三点，这三点构成移动标签所在位置的范围，因此将得到一个重合的区域S；3a选取网络中三个锚节点记为AP1、AP2和AP3，其坐标分别为x1,y1,x2,y2,x3,y3，测得移动标签发出信号时间为t0，到达参考锚节点的时间分别为t1、t2和t3，信号传播的速度为c；根据欧式距离公式得： 3b将上式两两结合可解得第i个圆与第j个圆的两个不同的交点ai,j,bi,j，进而可以近似表示三圆的重合区域，为了减少计算，将该区域近似为矩形，记为S，其S可表示为： 4在线阶段，在3b的基础上，使用改进的WKNN算法进行位置匹配；4a将在线阶段锚节点接收移动标签发出信号所获得对应的TOA向量记为TOA，选取离线指纹库中S区域m个指纹向量，将指纹向量记为计算定位点指纹数据和位置点指纹数据之间的欧式距离： 4b根据m个欧式距离的大小，将Dj从小到大进行排序，排序完成后，即最小距离为D1,求其平均距离；定义Ps为D1与Dss＝2,3,4....m差值，即Ps＝Ds-D1，则平均距离可表示为： 4c去除欧式距离大于平均距离EP的指纹点，最终保留指纹库中距离小于平均距离的最终集合A；4d选取集合A中的位置指纹数据，将欧式距离的倒数进行计算作为权值，再对集合指纹A赋予权值；4e将权值赋予离线指纹库中指纹信息所对应的参考坐标进行加权计算，最后得出移动标签的估计位置坐标a,b并保存，实现了位置匹配。

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