[發明專利]一種帶觀測時滯的室內行人定位EFIR數據融合系統及方法

有效

• 申請號: 201710671294.4
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107402375B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 徐元;李岳煬;王宜敏;部麗麗;吳玉濤
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G01S5/10
• 分類號: G01S5/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發明公開了一種帶觀測時滯的室內行人定位EFIR數據融合系統及方法，包括：通過UWB目標節點獲取其與UWB參考節點之間的到達時刻，并通過TOA?距離模型得到UWB參考節點與目標節點之間的距離信息。將獲取到的距離信息作為觀測量輸入到EFIR濾波器，通過EFIR濾波器進行數據融合，并對目標行人的位置信息進行預估，最終得到當前時刻的行人最優的位置信息。本發明有益效果：EFIR濾波器以目標行人在k和k?1時刻在東向和北向的位置和速度作為狀態量，以UWB定位標簽測量得到的k?1時刻參考節點與定位標簽之間的距離作為系統觀測量構建UWB定位模型進行數據融合，減少了由于UWB無線數據傳輸造成的數據采集延時對系統定位精度的影響。

技術領域

本發明涉及復雜環境下組合定位技術領域，尤其涉及一種帶觀測時滯的室內行人定位EFIR數據融合系統及方法。

背景技術

近年來，行人導航(Pedestrian Navigation,PN)作為導航技術應用的新興領域，正越來越受到各國學者的重視，并逐漸成為該領域的研究熱點。然而在隧道、大型倉庫、地下停車場等室內環境下，外界無線電信號微弱、電磁干擾強烈等因素都會對目標行人導航信息獲取的準確性、實時性及魯棒性有很大影響。如何將室內環境下獲取的有限信息進行有效的融合以消除室內復雜環境影響，保證行人導航精度的持續穩定，具有重要的科學理論意義和實際應用價值。

在現有的定位方式中，全球衛星導航系統(Global Navigation SatelliteSystem,GNSS)是最為常用的一種方式。雖然GNSS能夠通過精度持續穩定的位置信息，但是其易受電磁干擾、遮擋等外界環境影響的缺點限制了其應用范圍，特別是在室內、地下巷道等一些密閉的、環境復雜的場景，GNSS信號被嚴重遮擋，無法進行有效的工作。近年來，UWB(Ultra Wideband)以其在復雜環境下定位精度高的特點在短距離局部定位領域表現出很大的潛力。學者們提出將基于UWB的目標跟蹤應用于GNSS失效環境下的行人導航。這種方式雖然能夠實現室內定位，但是由于室內環境復雜多變，UWB信號十分容易受到干擾而導致定位精度下降甚至失鎖；與此同時，由于UWB采用的通信技術通常為短距離無線通信技術，因此若想完成大范圍的室內目標跟蹤定位，需要大量的網絡節點共同完成，這必將引入網絡組織結構優化設計、多節點多簇網絡協同通信等一系列問題。因此現階段基于UWB的目標跟蹤在室內導航領域仍舊面臨很多挑戰。

發明內容

本發明的目的就是為了解決由于UWB無線數據傳輸造成的數據采集延時對系統定位精度的影響，提供了一種帶觀測時滯的室內行人定位EFIR數據融合系統及方法，該系統及方法以UWB定位標簽測量得到的k-1時刻參考節點與定位標簽之間的距離作為系統觀測量構建UWB定位模型進行數據融合，減少了由于UWB無線數據傳輸造成的數據采集延時對系統定位精度的影響。

為實現上述目的，本發明的具體方案如下：

一種帶觀測時滯的室內行人定位EFIR數據融合系統，包括：

UWB目標節點：用于測量UWB定位標簽與UWB參考節點之間的距離信息；

UWB參考節點：預先放置在設定的位置，便于測量與定位標簽之間的距離；

數據處理系統：用于對采集到的傳感器數據進行數據融合；

所述UWB目標節點固定在行人的身體上，所述UWB參考節點設置在任意位置，所述UWB目標節點與數據處理系統連接。

進一步地，所述數據處理系統包括EFIR濾波器，通過所述EFIR濾波器對UWB目標節點獲取的其與UWB參考節點之間的距離信息進行數據融合，最終得到目標行人的最優位置信息預估。

一種帶觀測時滯的室內行人定位EFIR數據融合方法，包括：