[發明專利]一種基于超寬帶信號的多源數據融合定位方法及系統

在審

• 申請號: 202111485014.3
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114216457A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 張開婷;張迪;周立榮;馬超;藺陸洲;李俊;鄧平科;楊軍;賈蔡
• 申請（專利權）人: 全圖通位置網絡有限公司;北京市地鐵運營有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/18;G01C21/20;G01S19/46;G01S19/47
• 代理公司: 北京安度修典專利代理事務所(特殊普通合伙) 11424
• 代理人: 楊方成;馬歡萍

1.一種基于超寬帶信號的多源數據融合定位方法，包括利用北斗定位系統確定室外定位的方法和利用IMU/UWB/PDR技術完成室內定位的方法，其中，

A、所述的利用北斗定位系統確定室外定位的方法中，包括：

A1、對衛星進行搜索，當衛星數量大于等于4時，判斷BDS信號的強度；

A2、當BDS信號較強時，即當UWB標簽發送和接收的定位包功率高于-90dBm時，將GPS數據作為最終定位時的參數；

當BDS信號弱時，即當UWB標簽發送和接收的定位包功率低于-100dBm時，將GPS數據綜合慣性導航的數據，作為最終定位時的參數；

A3、當衛星數量少于4時，將慣性導航的數據作為最終定位時的參數；

B、所述的利用IMU/UWB/PDR技術完成室內定位的方法中，包括：

B1、對UWB基站進行搜索，當UWB基站數量大于等于4，判斷UWB信號強度；

B2、當UWB信號強度強時,即當UWB標簽發送和接收的定位包功率高于-90dBm，采用TDOA測量值作為最終定位計算時使用的數據；

當UWB信號強度弱時，即當UWB標簽發送和接收的定位包功率低于-100dBm時，采用TDOA測量值綜合慣性導航的數據作為最終定位時的參數；

B3、當UWB基站數量小于4時，將慣性導航的數據作為最終定位時的參數。

2.根據權利要求1所述的一種基于超寬帶信號的多源數據融合定位方法，其特征在于，所述的慣性導航的方法具體是利用智能移動終端內置的慣性測量單元(IMU)進行數據采集。

3.根據權利要求1所述的一種基于超寬帶信號的多源數據融合定位方法，其特征在于，步驟A2中，所述將GPS數據綜合慣性導航的數據，作為最終定位時的參數的具體方法是：

A21、利用手機測得的加速度計算人的行走步數，通過估計步長計算人的移動距離，用手機中的陀螺儀可以得到某一時刻的移動方向即角速度，基于加速度和角速度，估計出行人的步長和航向；

A22、將步長和航向值輸入到PDR推算模型中，也就是卡爾曼濾波器中的狀態方程，得到的數據輸入非線性卡爾曼濾波器；

A23、將NDS定位結算得到的GPS數據輸入所述的非線性卡爾曼濾波器；

A24、最后通過非線性卡爾曼濾波器完成定位解算輸出。

4.根據權利要求1所述的一種基于超寬帶信號的多源數據融合定位方法，其特征在于，步驟B2中，所述采用TDOA測量值綜合慣性導航的數據作為最終定位時的參數的具體方法是：

B21、利用手機測得的加速度計算人的行走步數，通過估計步長計算人的移動距離，用手機中的陀螺儀可以得到某一時刻的移動方向即角速度，基于加速度和角速度，估計出行人的步長和航向；

B22、將步長和航向值輸入到PDR推算模型中，也就是卡爾曼濾波器中的狀態方程，得到的數據輸入非線性卡爾曼濾波器；

B23、超寬帶部分，通過雙向測距獲得所有基站與標簽的測距時間信息，這些信息作為觀測量輸入到卡爾曼濾波器中；

B24、最后通過非線性卡爾曼濾波器完成定位解算輸出。