[發明專利]一種基于卡爾曼濾波的超寬帶室內定位系統及方法

在審

• 申請號: 201910301194.1
• 申請日: 2019-04-15
• 公開（公告）號: CN109874101A
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 佘黎煌;劉霞;張石;鮑喜榮
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/33;H04W64/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

本發明提供一種基于卡爾曼濾波的超寬帶室內定位系統及方法。本發明系統，包括：DW1000測距模塊、上位機、無線透明傳輸模塊、OLED屏幕；上位機與DW1000測距模塊、OLED屏幕通過SPI實現通信；本發明方法包括步驟S1：配置系統初始狀態；步驟S2：DW1000測距模塊進行超寬帶測距，得到距離數據，并進行誤差調整后傳至上位機轉化為位置坐標；步驟S3：將上述位置坐標作為狀態量進行卡爾曼濾波，并進行圖像繪制。本發明的技術方案解決了現有技術中采用UBW超寬帶技術實現室內定位時，出現測距時，實際測距具有較大的誤差導致結果波動較大的問題。本發明主要利用DW1000測距模塊實現室內定位，并在基礎的定位結果上加入卡爾曼濾波，增強了結果的穩定性，提供更準確的定位。

技術領域

本發明涉及超寬帶室內定位技術領域，具體而言，尤其涉及一種基于卡爾曼濾波的超寬帶室內定位系統及方法。

背景技術

無線定位技術在人們的生產生活中占據著越來越重要的地位，如我們常用所熟知的GPS定位進行目的地導航、路線信息查詢等，GPS屬于室外定位技術，而如今人們對定位服務的需求的已經提高，更多地發展了室內定位技術，如移動機器人的使用，這就需要更高要求的無線定位技術。GPS的測距原理需要向衛星發送信號，由于室內環境較為復雜，建筑物墻壁的遮擋等因素會嚴重影響GPS的無線信號，因此GPS不適用于室內定位，進而衍生出了很多室內定位技術，如超聲波、超寬帶(UWB)、WIFI、ZigBee、藍牙定位等。

UBW超寬帶技術(Ultra-Wideband)是一種較為新興的無線通信技術，它起源于20世紀五十年代末期，因其具有極大的帶寬，能夠在短距離內實現高速率的數據傳輸，其極低的發射功率也不會對其他的通信系統造成干擾，還具有較強的抗多徑衰落能力、較高的時間分辨率、穿透力強、定位精較高、安全性高的優點，UWB被廣泛應用于很多領域的室內定位應用中，具有很大的發展前景。但在采用UBW超寬帶技術實現室內定位時，往往會出現測距時，實際測距具有較大的誤差導致結果波動較大的問題。

發明內容

根據上述提出現有技術采用UBW超寬帶技術實現室內定位時，往往會出現測距時，實際測距具有較大的誤差導致結果波動較大的技術問題，而提供一種基于卡爾曼濾波的超寬帶室內定位系統及方法。本發明主要利用DW1000測距模塊實現室內定位，并在基礎的定位結果上加入卡爾曼濾波，增強了結果的穩定性，提供更準確的定位。

本發明采用的技術手段如下：

一種基于卡爾曼濾波的超寬帶室內定位系統，包括：DW1000測距模塊、上位機、無線透明傳輸模塊、OLED屏幕；所述上位機與DW1000測距模塊、OLED屏幕通過SPI實現通信；

所述DW1000測距模塊用于超寬帶測距；

所述無線透明傳輸模塊用于將DW1000測距模塊測得的距離數據傳輸至上位機；

所述STM32F405RGARM處理器用于接收串口數據、計算坐標點、對坐標位置進行卡爾曼濾波，進行圖像繪制；

所述OLED屏幕用于根據指示燈的亮、滅、閃爍判斷上電情況以及信號連通情況。

進一步地，所述DW1000測距模塊采用對稱雙邊雙向進行測距。

本發明還提供了一種基于卡爾曼濾波的超寬帶室內定位方法，包括如下步驟：

步驟S1：配置系統初始狀態；

步驟S2：DW1000測距模塊進行超寬帶測距，得到距離數據，并進行誤差調整后傳至上位機轉化為位置坐標；

步驟S3：將上述位置坐標作為狀態量進行卡爾曼濾波，并進行圖像繪制。

進一步地，所述步驟S1的具體步驟如下：