[發明專利]基于UWB傳感器作為軌道信標對GPS和慣性導航系統矯正的懸掛式軌道車的定位方法

在審

• 申請號: 201711362893.4
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108089180A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 莫凌飛;李晨陽;高正
• 申請（專利權）人: 江蘇添仂智能科技有限公司
• 主分類號: G01S13/06
• 分類號: G01S13/06;G01S13/86;G01S13/93;G01S19/01;G01C21/16
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

1.一種基于UWB傳感器作為軌道信標對GPS和慣性導航系統矯正的懸掛式軌道車的定位方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)在軌道車上安裝GPS定位系統、慣性導航系統和UWB定位系統，GPS定位系統，慣性導航系統和UWB定位系統均與車載控制器相連；本車定位信息傳送至車載控制器，車載控制器通過無線通信裝置獲取前車的定位信息，通過本車定位信息和前車定位信息實現軌道車間測距與自動駕駛；

(2)車載GPS定位系統與基站構成DGPS，在有衛星信號的條件下獲得亞米級以下定位精度；

(3)軌道車安裝慣性導航系統，通過測量車輛的加速度、角速度、地磁信息解算得到軌道車的位置信息；

(4)UWB定位系統由安裝在軌道車上的UWB讀取器和安裝在軌道上的UWB信標構成，車載控制器獲取UWB定位信息后，矯正GPS定位系統定位信息和慣性導航系統定位信息。

2.如權利要求1所述的基于UWB傳感器作為軌道信標對GPS和慣性導航系統矯正的懸掛式軌道車的定位方法，其特征在于，步驟(4)中，UWB信標安裝位置固定，UWB信標中包含位置信息和軌道方向信息，當軌道車駛入UWB信標有效識別范圍后，通過車載UWB定位系統獲得車輛與固定的UWB信標之間的距離和方向，從而獲得車輛的定位信息。

3.如權利要求1所述的基于UWB傳感器作為軌道信標對GPS和慣性導航系統矯正的懸掛式軌道車的定位方法，其特征在于，步驟(4)中，當衛星信號衰減或受遮擋時，車載控制器接收到UWB定位信息和慣性導航系統定位信息，通過對UWB定位信息和慣性導航系統定位信息加權進行矯正；當衛星信號良好時，車載控制器接收到UWB定位信息，GPS定位信息和慣性導航系統定位信息，通過粒子濾波器進行數據融合，提高系統整體定位精度。

4.如權利要求1所述的基于UWB傳感器作為軌道信標對GPS和慣性導航系統矯正的懸掛式軌道車的定位方法，其特征在于，步驟(4)中，當軌道車行駛至UWB信標所處位置時，兩者距離最短，信號強度最強，使用該位置的UWB定位信息更新慣性導航系統初始位置信息。

5.如權利要求1所述的基于UWB傳感器作為軌道信標對GPS和慣性導航系統矯正的懸掛式軌道車的定位方法，其特征在于，步驟(4)中，當GPS信號無效時，對UWB定位信息和慣性導航系統定位信息進行加權得到較為準確的定位結果，加權后的定位結果p＝αpUWB+βpINS，其中pUWB和pINS分別為UWB定位系統和慣性導航系統的定位結果，α，β為加權系數，根據實際環境因素調整，且α+β＝1。

6.如權利要求1所述的基于UWB傳感器作為軌道信標對GPS和慣性導航系統矯正的懸掛式軌道車的定位方法，其特征在于，步驟(4)中，當GPS信號有效時，車載控制器運行粒子濾波器算法，對UWB定位信息，GPS定位信息和慣性導航定位信息進行多傳感器的數據融合；粒子濾波器基于蒙特卡洛方法的，粒子濾波器對任意分布噪聲都適用，并能夠很好地融合不同傳感器的數據；粒子濾波器算法具體包括以下步驟：(1)粒子集初始化，k＝0：對于i＝1,2,…,N，由先驗概率p(x0)生成采樣粒子(2)對于k＝1,2,…，循環執行以下步驟：

重要性采樣：對于i＝1,2,…，N，從重要性概率密度中生成采樣例子計算粒子權重其中p(x)為粒子概率密度函數，q(x)為重要性函數，Y為測量數據，并進行歸一化得到

重采樣：對粒子集進行重采樣，重采樣后的粒子集為

輸出：計算k時刻的狀態估計值：