[發(fā)明專利]基于粒子濾波的定位方法、裝置、計算機設(shè)備和存儲介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010230278.3
• 申請日: 2020-03-27
• 公開（公告）號: CN111352066B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈博;薛勝利
• 申請（專利權(quán)）人: 西安震有信通科技有限公司
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G01S5/14
• 代理公司: 深圳市君勝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44268
• 代理人: 劉文求;王永文

本發(fā)明公開基于粒子濾波的定位方法、裝置、計算機設(shè)備和存儲介質(zhì)，將礦井中各目標(biāo)對象通過UWB協(xié)議與最近的兩個定位分站通訊，以獲取目標(biāo)對象的原始測量位置；創(chuàng)建粒子濾波器，對粒子數(shù)量及初始狀態(tài)參數(shù)進行初始化；基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程預(yù)測目標(biāo)對象的下一時刻位置；粒子濾波器根據(jù)原始測量位置計算每個粒子對目標(biāo)對象的位置影響權(quán)重，獲取的權(quán)值進行歸一化處理；經(jīng)過反復(fù)迭代處理后，當(dāng)粒子濾波器濾波計算出目標(biāo)對象的估計位置滿足預(yù)定義的偏差閾值時，將該目標(biāo)對象的估計位置作為目標(biāo)對象的真實位置記錄并輸出。粒子濾波方法與目標(biāo)測量算法相結(jié)合，提高預(yù)測目標(biāo)對象位置的精度，使得預(yù)測位置更接近目標(biāo)對象的位置，達到對巷道中監(jiān)控目標(biāo)的精確定位。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地理位置無線定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于粒子濾波的定位方法、裝置、計算機設(shè)備和存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

礦井人員定位系統(tǒng)在礦井安全生產(chǎn)過程中有著舉足輕重的地位，目前使用的礦井人員定位系統(tǒng)，主要分為區(qū)域人員定位和精確人員定位兩種類型，精確人員定位技術(shù)由于能夠提供更精確的人員定位的信息，所以礦井用戶對這項技術(shù)的重視程度日益提高。

基于飛行時間測距法(Time of flight，簡稱TOF)的測距技術(shù)是目前主要的精確定位技術(shù)。該測距信息是假設(shè)在視距的情況下測得的距離，由于受到巷道中其他物體的遮擋、巷道的起伏和轉(zhuǎn)彎的影響，從目標(biāo)到定位分站的信號通過反射傳播，將會導(dǎo)致測量的時間變長，從而測得的距離會變大，另外由于定位分站時鐘的誤差，例如時鐘誤差1ns就會有30厘米的誤差，也會導(dǎo)致目標(biāo)測量距離與實際距離有所偏差，所以需要通過算法優(yōu)化，提高目標(biāo)定位準(zhǔn)確度。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)缺陷和不足，提出了一種基于粒子濾波的飛行時間測距法對礦井人員或車輛的運動進行精確定位的方法及裝置。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

一種基于粒子濾波的定位方法，所述定位方法包括如下步驟：

將礦井中各目標(biāo)對象通過UWB協(xié)議與最近的兩個定位分站通訊，以獲取所述目標(biāo)對象的原始測量位置；

創(chuàng)建粒子濾波器，對粒子數(shù)量及初始狀態(tài)參數(shù)進行初始化設(shè)置；

基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程預(yù)測所述目標(biāo)對象的下一時刻位置；

所述粒子濾波器根據(jù)所述原始測量位置計算每個粒子對所述目標(biāo)對象的位置影響權(quán)重，獲取的權(quán)值進行歸一化處理；

經(jīng)過反復(fù)迭代處理后，當(dāng)所述粒子濾波器濾波計算出目標(biāo)對象的估計位置滿足預(yù)定義的偏差閾值時，將該目標(biāo)對象的估計位置作為目標(biāo)對象的真實位置記錄并輸出。

作為進一步的改進技術(shù)方案，所述將礦井中各目標(biāo)對象通過UWB協(xié)議與最近的兩個定位分站通訊，以獲取所述目標(biāo)對象的原始測量位置具體包括如下步驟：

在礦井巷道中各目標(biāo)對象上設(shè)置定位標(biāo)簽；

各目標(biāo)對象上的定位標(biāo)簽通過UWB協(xié)議與距離其最近的兩個定位分站-分站1和分站2，分別進行通訊連接，獲取所述目標(biāo)對象到兩個定位分站的第一距離r1和第二距離r2；

根據(jù)分站1(x₁，y₁)、分站2(x₂，y₂)的坐標(biāo)、第一距離r1、第二距離r2計算出第一距離r1和第二距離r2與礦井巷道中心線的四個焦點a1(x_a1，y_a1)，a2(x_a2,y_a2),b1(x_b1,y_b2)，b2(x_b2,y_b2)；