[發明專利]基于UWB雙標簽的航向計算及其性能分析方法

在審

• 申請號: 201810701416.4
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN109341683A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 傅軍;高端陽;李安
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰;胡藝

本發明公開了一種基于UWB雙標簽的航向計算及其性能分析方法，包括：步驟1，對雙標簽到至少三個基站之間的距離分別進行測算；步驟2，基于UKF算法建立UWB系統的定位解算模型；步驟3，依據步驟1所得的各個距離，結合步驟2所得的定位結算模型獲取雙標簽道位置；步驟4，建立基于UWB雙標簽道航向解算模型，利用雙標簽的位置信息進行運動載體的航向解算。本發明通過構建基于UWB雙標簽的航向解算模型，將雙標簽間隔一定距離安裝在運動目標的中軸線上，利用UWB定位系統在室內環境下的定位信息，解算適用于慣導的航向信息，提高慣導系統室內定位性能，滿足運動目標在復雜室內環境下的運動需求。

技術領域

本發明屬于導航技術等領域，具體涉及一種基于UWB雙標簽的航向解算方法。

背景技術

室內定位在公共安全、資產管理、智能交通、社交網絡等具有廣泛的應用前景。隨著人們對基于位置服務的需求日益迫切，開展室內定位研究，更顯出它的重要性和緊迫性。

然而，室內環境復雜、多變，到目前為止室內定位問題依然沒有提出一種普適的解決方案。UWB具有極大的帶寬，超高精度的時間分辨率，良好的抗多徑干擾，測距精度可達厘米級，與其他定位技術相比優勢明顯。但由于信號體制特性，UWB室內定位系統受非視距干擾嚴重。慣性導航系統具有自主性、抗干擾性、隱蔽性等優勢，使其成為軍事上一種必要的導航手段，在環境復雜的室內定位中也顯得尤為重要，但誤差隨時間積累。UWB與慣性組合可以實現優勢互補，是一種有效的室內定位方法。但室內環境復雜、多變等特點使得現有組合系統主要存在以下兩個問題：

1、給定初始航向誤差較大。這是因為室內環境復雜，尤其是在封閉金屬環境下，磁場易受干擾，進而影響給定的初始航向誤差較大，降低室內定位精度。

2、慣導解算過程中輸出航向誤差較大。這是因為室內環境復雜，地磁易受干擾，加之MEMS慣性器件精度受限，長時間慣導解算輸出的航向誤差較大。

發明內容：

為了克服上述背景技術的缺陷，本發明提供一種基于UWB雙標簽的航向計算及其性能分析方法，應用于室內慣導系統導航解算模塊中，保證慣導定位精度。

為了解決上述技術問題本發明的所采用的技術方案為：

一種基于UWB雙標簽的航向計算及其性能分析方法，包括：

步驟1，對雙標簽到至少三個基站之間的距離分別進行測算；

步驟2，基于UKF算法建立UWB系統的定位解算模型；

步驟3，依據步驟1所得的各個距離，結合步驟2所得的定位結算模型獲取雙標簽道位置；

步驟4，建立基于UWB雙標簽道航向解算模型，利用雙標簽的位置信息進行運動載體的航向解算。

較佳地，步驟1對雙標簽到至少三個基站之間的距離分別進行測算的具體方法包括：

步驟11，標簽向基站發送一個帶有標識和時間戳的數據包，基站接收數據包并記錄當前時刻；

步驟12，基站向標簽發送一個帶有標識和時間戳的數據包，標簽接收數據包并記錄當前時刻；

步驟13，標簽再向基站發送一個帶有標識和時間戳的數據包，基站接收數據包之后進行信號飛行時間T_prop計算：

其中T_round1為標簽信號往返時間，T_round2為基站信號往返時間， T_reply1為基站信號回復時間，T_reply2為標簽信號回復時間，

步驟14，標簽到基站之間的距離r為：

r＝c×T_prop