[發明專利]一種室內三維定位方法及計算機可讀存儲介質

有效

• 申請號: 202111661701.6
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114363807B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 張盛;劉滿浩
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;G01S5/06;H04W4/021;H04W4/33
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 孟學英

1.一種室內三維定位方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：獲取基于超寬帶的多個基站到被測物體的第一距離值，對所述第一距離的誤差進行校正得到第二距離值；

S2：根據所述第二距離值采用Chan算法得到所述被測物體位置坐標的初始估計，將所述初始估計作為Taylor算法迭代的初始值并獲取所述被測物體的位置坐標估計；

S3：根據所述位置坐標估計得到所述被測物體的定位軌跡曲線。

2.如權利要求1所述的室內三維定位方法，其特征在于，對所述第一距離值的誤差進行校正得到所述第二距離值包括如下步驟：

S11：獲取多個所述基站到所述被測物體的真實值d₁,d₂,…d_n和對應的所述基站到所述被測物體測量平均值得到測距誤差其中，n是正整數；

S12：利用最小二乘法求得因變量為所述測距誤差e_i與自變量為所述真實值d_i的擬合多項式，即誤差擬合函數：

f(d_i)＝w₀+w₁d_i+w₂d_i²+…

其中，W＝(w₀,w₁,…)是多項式的系數；

S13：根據所述誤差擬合函數對所述第一距離值d進行校正得到所述第二距離值

3.如權利要求2所述的室內三維定位方法，其特征在于，所述誤差擬合函數采用經驗誤差擬合公式：

4.如權利要求2或3任一所述的室內三維定位方法，其特征在于，將所述第二距離值帶入Chan算法得到所述被測物體位置坐標的所述初始估計，具體包括：

S21：將初始的基于飛行時間的非線性二次方程轉化為線性方程組：ψ＝H-G_aZ_a，其中ψ表示誤差，Z_a是未知量向量，G_a是系數，是第二距離值，k_i是基站坐標平方和；

S22：利用加權最小二乘法解出算法的初始解其中

S23：使用所得初始解附加距離和誤差的約束條件

其中，R₀是附加距離參數，e₁,e₂,e₃,e₄分別為x,y,z,R₀與所述被測物體真實位置的誤差；構造方程組ψ'＝H'-G_a'Z_p，其中，Z_p是所述被測物體真實位置坐標的平方，ψ'表示誤差，G_a'和H'是系數；

S24：使用加權最小二乘法解出定位結果：

根據先驗信息選擇更優的解，所述更優的解為所述被測物體位置坐標的初始估計

5.如權利要求4所述的室內三維定位方法，其特征在于，將所述初始估計作為Taylor算法的初始值并使用殘值加權函數構造誤差的協方差矩陣迭代運算得到所述被測物體的所述位置坐標估計，具體包括：

S25：將所述第二距離值在所述初始估計處泰勒展開并忽略二次以上的項:

S26：利用偏導數的值得測量誤差ψ＝h_t-G_tδ，由加權最小二乘法得到誤差：

δ＝(G_t^TQ^-1G_t)^-1G_t^TQ^-1h_t；

其中，δ＝(δ_x,δ_y,δ_z)；

S27：判斷殘差與給定門限值得關系，若小于門限值，則此時所得就為所述被測物體的位置坐標估計(x,y,z)；否則令重新進行S25、S26。