[發(fā)明專利]一種針對(duì)UWB定位的大氣誤差處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711003347.1
• 申請(qǐng)日: 2017-10-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107884745B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李清泉;劉炎炎;鐘佳威;莊嚴(yán);王冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S5/02
• 分類號(hào): G01S5/02
• 代理公司: 深圳市君勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44268
• 代理人: 王永文;劉文求

1.一種針對(duì)UWB定位的大氣誤差處理方法，其特征是，所述方法包括：

建立定位坐標(biāo)系；

通過(guò)UWB設(shè)備得到標(biāo)簽與基站之間的測(cè)量距離，通過(guò)基站和標(biāo)簽之間的測(cè)量距離建立觀測(cè)方程；

在所述觀測(cè)方程中引入與測(cè)量距離成正比例的大氣誤差參數(shù)，其中，所述與測(cè)量距離成正比例的大氣誤差參數(shù)的觀測(cè)方程為：

式中(x，y，z)表示標(biāo)簽的坐標(biāo)，(x_i，y_i，z_i)表示第i個(gè)基站的坐標(biāo)，d_i表示第i個(gè)基站與標(biāo)簽的距離，k是大氣誤差參數(shù)；所述基站的數(shù)量至少為4個(gè)；

通過(guò)三角定位的方法將位置參數(shù)與大氣誤差參數(shù)一起進(jìn)行補(bǔ)償解算從而消除大氣中信號(hào)傳播的大氣干擾造成的誤差，其中，所述位置參數(shù)包括基站坐標(biāo)以及標(biāo)簽坐標(biāo)，所述基站坐標(biāo)為已知的坐標(biāo)參數(shù)，所述標(biāo)簽坐標(biāo)為待求解的目標(biāo)參數(shù)，在求解所述標(biāo)簽坐標(biāo)以前，設(shè)置一個(gè)估算的初始標(biāo)簽坐標(biāo)；

解算得出消除大氣誤差后的標(biāo)簽位置以及實(shí)時(shí)的大氣誤差參數(shù)并輸出解算結(jié)果；

其中，所述通過(guò)三角定位的方法將位置參數(shù)與大氣誤差參數(shù)一起進(jìn)行補(bǔ)償解算從而消除大氣中信號(hào)傳播的大氣干擾造成的誤差包括：在初始標(biāo)簽坐標(biāo)位置進(jìn)行泰勒展開(kāi)，設(shè)置初始標(biāo)簽坐標(biāo)位置為(x₀，y₀，z₀)，在選定的初始標(biāo)簽坐標(biāo)位置(x₀，y₀，z₀)進(jìn)行泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，并忽略二階以上分量：

運(yùn)算得到：

式中：Δx＝x-x₀，Δy＝y(tǒng)-y₀，Δz＝z-z₀，d_0i表示初始標(biāo)簽位置與第i個(gè)基站之間的距離；

當(dāng)所述基站為n個(gè)時(shí)，引入矩陣式B＝AX，其中：

其中(x₁，y₁，z₁)、(x₂，y₂，z₂)、...、(x_n，y_n，z_n)、依次分別為基站1、2、...、n的位置坐標(biāo)，d₁、d₂、...、d_n分別表示為第n＝1、2、...個(gè)基站與標(biāo)簽之間的距離，d₀₁、d₀₂、...、d_0n表示第n＝1、2、...個(gè)基站與初始位置標(biāo)簽之間的距離；

式中Δx，Δy，Δz為位置誤差參數(shù)；

所述矩陣B代表第i個(gè)基站的觀測(cè)值，所述矩陣A代表觀測(cè)設(shè)計(jì)矩陣，所述矩陣X代表狀態(tài)參數(shù)；

利用最小二乘法對(duì)標(biāo)簽位置進(jìn)行遞推估算：

從而得出位置誤差參數(shù)Δx，Δy，Δz，以及實(shí)時(shí)的大氣誤差參數(shù)k。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對(duì)UWB定位的大氣誤差處理方法，其特征是，所述解算得出消除大氣誤差后的標(biāo)簽位置以及實(shí)時(shí)的大氣誤差參數(shù)并輸出解算結(jié)果步驟之后還包括：

重復(fù)進(jìn)行泰勒展開(kāi)和最小二乘的方法進(jìn)行求解直至標(biāo)簽位置坐標(biāo)的精度達(dá)到預(yù)設(shè)的精度要求。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的針對(duì)UWB定位的大氣誤差處理方法，其特征是，所述重復(fù)進(jìn)行泰勒展開(kāi)和最小二乘的方法進(jìn)行求解直至標(biāo)簽位置坐標(biāo)的精度達(dá)到預(yù)設(shè)的精度要求步驟具體包括：

進(jìn)行算法迭代，代入標(biāo)簽初始坐標(biāo)(x₀，y₀，z₀)得到第一組Δx，Δy，Δz，k的值，在下一次迭代時(shí)，更新x₀＝x₀+Δx，y₀＝y(tǒng)₀+Δy，z₀＝z₀+Δz，重復(fù)上述過(guò)程直至標(biāo)簽位置坐標(biāo)的精度達(dá)到預(yù)設(shè)的精度要求。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的針對(duì)UWB定位的大氣誤差處理方法，其特征是，所述預(yù)設(shè)的精度要求具體為：

預(yù)設(shè)閾值Δ，當(dāng)|Δx|+|Δy|+|Δz|≤Δ時(shí)，得到的位置坐標(biāo)(x，y，z)即為經(jīng)多次迭代后估算得到的標(biāo)簽位置。