[發(fā)明專利]一種針對UWB定位的大氣誤差處理方法

有效

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• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號(hào): CN107884745B
• 公開（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（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

本發(fā)明公開了一種針對UWB定位的大氣誤差處理方法，解決了進(jìn)行基于UWB實(shí)時(shí)高精度室內(nèi)定位時(shí)，由于基站與標(biāo)簽位置較遠(yuǎn)導(dǎo)致標(biāo)簽定位精度下降的問題，其技術(shù)方案要點(diǎn)是：通過UWB設(shè)備得到標(biāo)簽與基站之間的測量距離，通過基站和標(biāo)簽之間的測量距離建立觀測方程；在所述觀測方程中引入與測量距離成正比例的大氣誤差參數(shù)；通過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；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，達(dá)到了消除由于信號(hào)在大氣中傳播時(shí)存在大氣干擾造成的定位誤差，從而輸出高精度的標(biāo)簽位置的定位信息的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超寬帶室內(nèi)高精度定位技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種針對UWB定位的大氣誤差處理方法。

背景技術(shù)

目前，室內(nèi)定位需求日益廣泛。其中，UWB是一種無載波通信技術(shù)，利用納秒至微秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。有人稱它為無線電領(lǐng)域的一次革命性進(jìn)展，認(rèn)為它將成為未來短距離無線通信的主流技術(shù)。UWB在早期被用來應(yīng)用在近距離高速數(shù)據(jù)傳輸，近年來國外開始利用其亞納秒級(jí)超窄脈沖來做近距離精確室內(nèi)定位。

由于基于UWB的室內(nèi)定位方法尤其能夠達(dá)到實(shí)時(shí)厘米級(jí)的定位精度，因此在室內(nèi)高精度定位領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。

但當(dāng)基站和標(biāo)簽距離較遠(yuǎn)時(shí)，制約高精度定位使用的一個(gè)最大的缺陷就是基站與標(biāo)簽之間測距不準(zhǔn)確，導(dǎo)致定位精度下降，這對于需要進(jìn)行實(shí)時(shí)高精度定位的用戶來說，是難以忍受的。

現(xiàn)有技術(shù)中，在視距情況下，基于UWB實(shí)時(shí)高精度室內(nèi)定位之所以會(huì)導(dǎo)致精度下降，主要是由于當(dāng)基站和標(biāo)簽距離較遠(yuǎn)時(shí)，受大氣誤差延遲的干擾嚴(yán)重，增加了UWB信號(hào)到達(dá)時(shí)間。因此沒有辦法準(zhǔn)確的計(jì)算出基站與標(biāo)簽的距離。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待發(fā)展和改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供針對UWB定位的大氣誤差處理方法，達(dá)到了消除由于信號(hào)在大氣中傳播時(shí)存在大氣干擾造成的定位誤差，從而輸出高精度的標(biāo)簽位置的定位信息的目的。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種針對UWB定位的大氣誤差處理方法，其中，所述方法包括：

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

在所述觀測方程中引入與測量距離成正比例的大氣誤差參數(shù)；

通過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；

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。

進(jìn)一步地，通過UWB設(shè)備得到標(biāo)簽與基站之間的測量距離，通過基站和標(biāo)簽之間的測量距離建立觀測方程步驟以前還包括：

建立定位坐標(biāo)系；

所述位置參數(shù)包括已知的基站坐標(biāo)以及估算的初始標(biāo)簽坐標(biāo)。

進(jìn)一步地，通過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步驟具體包括：

在初始標(biāo)簽坐標(biāo)位置進(jìn)行泰勒展開；

利用最小二乘法對標(biāo)簽位置進(jìn)行遞推估算。

進(jìn)一步地，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。

進(jìn)一步地，所述引入的大氣誤差參數(shù)的觀測方程為：