[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

本發明公開了一種基于UWB室內定位系統的定位方法及裝置。該方法包括：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。本發明通過上述方法能夠有效降低室內環境中NLOS誤差對于定位結果的影響，得到最佳的室內位置估計。

技術領域

本發明涉及室內定位領域，特別是涉及一種基于UWB室內定位系統的定位方法及裝置。

背景技術

全球衛星導航定位系統已經發展的較為完善，在信號良好的室外環境下能夠提供較高精度的定位，比如我國的北斗衛星導航系統服務范圍已經擴展到全球，基本上能夠滿足對室外環境高精度的定位要求。但對于室內環境而言，衛星信號由于受到遮擋而嚴重衰減，無法實現高精度定位，因此，室內定位技術在近年來開始快速發展。

UWB是近年來逐漸興起的一種無線通信技術，其具有時間分辨率高與傳輸速度快等優勢，能夠滿足很多室內定位場合的需求。一般UWB室內定位系統通過時間差、距離差計算能夠實現高精度的定位，但實際應用中，往往主要會因為非視距誤差導致UWB系統的定位出現誤差甚至錯誤。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于UWB室內定位系統的定位方法及裝置，用以減少UWB室內定位系統中的NLOS誤差從而提高平均定位精度。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于UWB室內定位系統的定位方法，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。

可選地，所述室內坐標系為X-Y二維平面坐標系。

可選地，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。

可選地，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。

可選地，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。

可選地，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。