[發明專利]一種基于UWB室內定位系統的定位方法及裝置

在審

• 申請號: 202011559564.0
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112595327A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 劉福才;程雪聰
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;H04W64/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

1.一種基于UWB室內定位系統的定位方法，其特征在于，包括：

基于UWB室內定位系統中基站的擺放位置，建立室內坐標系；

通過所述UWB室內定位系統獲取攜帶電子標簽的待定位物體到各所述基站的距離以及位置信息；

通過變增益卡爾曼濾波器對所述距離以及位置信息進行處理，消除NLOS誤差，計算所述待定位物體在所述室內坐標系下的位置；

通過改進的粒子濾定位算法對所述待定位物體在所述室內坐標系下的位置進行處理，得到當前時刻所述待定位物體的位置。

2.根據權利要求1所述的基于UWB室內定位系統的定位方法，其特征在于，所述室內坐標系為X-Y二維平面坐標系。

3.根據權利要求1所述的基于UWB室內定位系統的定位方法，其特征在于，所述位置信息包括所述待定位物體的X軸方向位置、Y軸方向位置、X軸方向速度、Y軸方向速度、X軸方向加速度和Y軸方向加速度。

4.根據權利要求3所述的基于UWB室內定位系統的定位方法，其特征在于，所述待定位物體的X軸方向速度、Y軸方向速度、X軸方向加速度和Y軸方向加速度均由所述UWB室內定位系統中的IMU采集得到。

5.根據權利要求1所述的基于UWB室內定位系統的定位方法，其特征在于，所述變增益卡爾曼濾波器的狀態方程如下：

其中[Xx(n+1)，Xy(n+1)，Vx(n+1)，Vy(n+1)]^T和[Xx(n)，Xy(n)，Vx(n)，Vy(n)]^T分別是n+1時刻和n時刻UWB室內定位系統計算得到的待定位物體的X軸方向位置、Y軸方向位置、X軸方向速度、Y軸方向速度，[Ax(n)，Ay(n)]^T為待定位物體的X軸方向加速度和Y軸方向加速度，T(n)是UWB室內定位系統的采樣間隔，v(n)是n時刻的系統噪聲。

6.根據權利要求1所述的基于UWB室內定位系統的定位方法，其特征在于，所述變增益卡爾曼濾波器的觀測方程如下：

其中[Xx(n)，Xy(n)，Vx(n)，Vy(n)]^T是n時刻UWB室內定位系統計算得到的待定位物體的X軸方向位置、Y軸方向位置、X軸方向速度、Y軸方向速度，w(n)是n時刻所述UWB室內定位系統的觀測噪聲。

7.根據權利要求1所述的基于UWB室內定位系統的定位方法，其特征在于，所述通過變增益卡爾曼濾波器對所述距離以及位置信息進行處理，消除NLOS誤差，計算所述待定位物體在所述室內坐標系下的位置，具體包括：

通過變增益卡爾曼濾波器對所述距離以及位置信息進行處理，得到預測值；

計算所述預測值與所述距離之間的差值；

根據所述差值與設定閾值之間的大小確定當前時刻所述UWB室內定位系統的位置數據中是否存在NLOS誤差，從而確定待定位物體在所述室內坐標系下的位置。

8.一種基于UWB室內定位系統的定位裝置，其特征在于，包括：

坐標系建立模塊，用于基于UWB室內定位系統中基站的擺放位置，建立室內坐標系；

距離確定模塊，用于通過所述UWB室內定位系統獲取攜帶電子標簽的待定位物體到各所述基站的距離以及位置信息；

誤差消除模塊，用于通過變增益卡爾曼濾波器對所述距離以及位置信息進行處理，消除NLOS誤差，計算所述待定位物體在所述室內坐標系下的位置；

位置確定模塊，用于通過改進的粒子濾定位算法對所述待定位物體在所述室內坐標系下的位置進行處理，得到當前時刻所述待定位物體的位置。