[發明專利]基于粒子濾波算法的UWB/INS組合室內定位方法

有效

• 申請號: 202010034636.3
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111256695B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 唐普英;顧靈茹;劉平;鄧佳坤
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于粒子濾波算法的UWB/INS組合室內定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：通過UWB系統獲取待定位人員到各參考基站的距離，通過UWB位置解算單元計算出人員的東方向位置和北方向位置；

步驟二：通過INS系統獲取人員在行走過程中的三軸加速度、三軸角速度、以及三軸磁場強度，通過INS解算單元計算出人員行進時的步長、東方向步速、北方向步速、邁步時間以及姿態角；

步驟三：以UWB系統計算得到的東方向位置和北方向位置、INS系統計算得到的東方向步速、北方向步速作為狀態向量，以INS系統計算得到的步長和姿態角作為觀測向量，構建粒子濾波模型；

粒子濾波模型的狀態方程為：

其中，[E(k+1) N(k+1) V_E(k+1) V_N(k+1)]和[E(k) N(k) V_E(k) V_N(k)]分別是k+1時刻和k時刻UWB系統與INS系統計算得到的東方向位置、北方向位置、東方向步速、北方向步速，T(k)是k時刻人員的邁步時間，ω(k)是k時刻的系統噪聲；

粒子濾波模型的觀測方程為：

h₃＝1/V_E(k)

其中，[E(k) N(k) S(k) Y(k)]是k時刻UWB系統與INS系統計算得到的東方向位置、北方向位置、步長和姿態角，[E(k) N(k) V_E(k) V_N(k)]是k時刻UWB系統與INS系統計算得到的東方向位置、北方向位置、東方向步速、北方向步速，γ(k)是k時刻的系統觀測噪聲；

步驟四：進行粒子濾波處理，得到當前時刻最佳的室內人員位置估計。

2.如權利要求1所述的基于粒子濾波算法的UWB/INS組合室內定位方法，其特征在于，建立粒子濾波模型，執行粒子濾波算法對數據進行處理，具體為：

初始化：從先驗分布中抽取初始化狀態是初始采樣點的第i個粒子的狀態量；

粒子集合采樣：Z_1:k為第1到第k個采樣點的觀測量；

計算粒子重要性權值：

歸一化權重：其中N是粒子濾波器的粒子數目；

選擇重采樣：根據歸一化權值的大小，對粒子集合進行復制和淘汰，并重新設置權重

輸出：粒子濾波器輸出一組樣本點，近似表示成后驗分布：

X_k＝∫X_kp(X_0:k|Z_1:k)dX_0:k

最終得到k時刻最佳的室內人員位置估計。