[發(fā)明專利]一種室內(nèi)外無(wú)縫定位系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210148504.2
• 申請(qǐng)日: 2022-02-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114518587A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高周正;陳琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): G01S19/48
• 分類號(hào): G01S19/48;G01S19/49;G01S5/02;G01C21/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 韓雪梅

1.一種室內(nèi)外無(wú)縫定位系統(tǒng)，其特征在于，包括：BDS板卡、BDS天線、UWB芯片、UWB天線、IMU、磁強(qiáng)計(jì)、氣壓計(jì)、ARM處理器、通訊模組以及電源；

BDS天線和UWB天線設(shè)置在IMU坐標(biāo)系的z軸的不同位置；

BDS天線與BDS板卡連接；BDS板卡用于處理BDS天線接收到的BDS衛(wèi)星B1I、B1C、B3I頻率播發(fā)的測(cè)距信息和BDS B2b頻率播發(fā)的實(shí)時(shí)精密軌道/鐘差改正數(shù)；

UWB天線與UWB芯片連接；UWB芯片用于獲取UWB天線接收到的UWB測(cè)距信號(hào)；

BDS板卡、UWB芯片、IMU、磁強(qiáng)計(jì)以及氣壓計(jì)均與ARM處理器連接；ARM處理器用于進(jìn)行BDS板卡、UWB芯片、IMU、磁強(qiáng)計(jì)以及氣壓計(jì)采集的數(shù)據(jù)的時(shí)間同步和數(shù)據(jù)融合；

ARM處理器還與通訊模組連接；用于將數(shù)據(jù)處理結(jié)果傳輸至控制中心；

電源分別與BDS板卡、UWB芯片、IMU、磁強(qiáng)計(jì)、氣壓計(jì)以及ARM處理器連接。

2.一種室內(nèi)外無(wú)縫定位方法，用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的一種室內(nèi)外無(wú)縫定位系統(tǒng)，其特征在于，包括：

獲取BDS板卡、UWB芯片、IMU、磁強(qiáng)計(jì)以及氣壓計(jì)采集的數(shù)據(jù)；

對(duì)BDS板卡、UWB芯片、IMU、磁強(qiáng)計(jì)以及氣壓計(jì)進(jìn)行時(shí)間同步；

根據(jù)時(shí)間同步后的BDS衛(wèi)星B1I、B1C、B3I頻率播發(fā)的測(cè)距信息、UWB測(cè)距信號(hào)、IMU的數(shù)據(jù)、磁強(qiáng)計(jì)的磁強(qiáng)信號(hào)、氣壓計(jì)數(shù)據(jù)以及BDS B2b頻率播發(fā)的實(shí)時(shí)精密軌道/鐘差改正數(shù)，采用擴(kuò)展卡爾曼濾波理論，進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種室內(nèi)外無(wú)縫定位方法，其特征在于，所述對(duì)BDS板卡、UWB芯片、IMU、磁強(qiáng)計(jì)以及氣壓計(jì)進(jìn)行時(shí)間同步，具體包括：

BDS板卡對(duì)BDS天線接收到的BDS衛(wèi)星B1I、B1C、B3I頻率播發(fā)的測(cè)距信息和BDS B2b頻率播發(fā)的實(shí)時(shí)精密軌道/鐘差改正數(shù)進(jìn)行BDS PPP解算，確定當(dāng)前時(shí)刻室內(nèi)外無(wú)縫定位系統(tǒng)的位置、速度以及BDS板卡接收機(jī)時(shí)鐘誤差；

根據(jù)BDS板卡接收機(jī)時(shí)鐘誤差以及BDS板卡的當(dāng)前時(shí)刻確定BDS信號(hào)接收的時(shí)間；

根據(jù)BDS信號(hào)接收的時(shí)間以及UWB芯片、IMU、磁強(qiáng)計(jì)、氣壓計(jì)的數(shù)據(jù)傳入ARM處理器的時(shí)間與BDS板卡傳入ARM處理器的時(shí)間的差值確定UWB芯片、IMU、磁強(qiáng)計(jì)以及氣壓計(jì)基于BDS時(shí)間基準(zhǔn)的起始時(shí)間；

根據(jù)UWB芯片、IMU、磁強(qiáng)計(jì)以及氣壓計(jì)的相鄰歷元時(shí)間差以及基于BDS時(shí)間基準(zhǔn)的起始時(shí)間進(jìn)行時(shí)間同步。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種室內(nèi)外無(wú)縫定位方法，其特征在于，所述根據(jù)時(shí)間同步后的BDS衛(wèi)星B1I、B1C、B3I頻率播發(fā)的測(cè)距信息、UWB測(cè)距信號(hào)、IMU的數(shù)據(jù)、磁強(qiáng)計(jì)的磁強(qiáng)信號(hào)、氣壓計(jì)數(shù)據(jù)以及BDS B2b頻率播發(fā)的實(shí)時(shí)精密軌道/鐘差改正數(shù)，采用擴(kuò)展卡爾曼濾波理論，進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，具體包括：

根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻室內(nèi)外無(wú)縫定位系統(tǒng)的位置和速度，利用IMU的數(shù)據(jù)和磁強(qiáng)計(jì)的磁強(qiáng)信號(hào)確定當(dāng)前時(shí)刻的姿態(tài)信息；

以基于IMU數(shù)據(jù)的INS系統(tǒng)為核心，根據(jù)不同時(shí)刻，IMU與BDS板卡、UWB芯片、磁強(qiáng)計(jì)以及氣壓計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)間同步結(jié)果，構(gòu)建不同的卡爾曼濾波新息向量，進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到融合后的位置、速度和姿態(tài)信息。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種室內(nèi)外無(wú)縫定位方法，其特征在于，所述對(duì)BDS板卡、UWB芯片、IMU、磁強(qiáng)計(jì)以及氣壓計(jì)進(jìn)行時(shí)間同步，具體還包括：

獲取BDS天線和UWB天線相對(duì)于IMU中心的桿臂。

6.一種室內(nèi)外無(wú)縫定位系統(tǒng)，應(yīng)用于權(quán)利要求2所述的一種室內(nèi)外無(wú)縫定位方法，其特征在于，包括：

數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取BDS板卡、UWB芯片、IMU、磁強(qiáng)計(jì)以及氣壓計(jì)采集的數(shù)據(jù)；

時(shí)間同步模塊，用于對(duì)BDS板卡、UWB芯片、IMU、磁強(qiáng)計(jì)以及氣壓計(jì)進(jìn)行時(shí)間同步；

數(shù)據(jù)融合模塊，用于根據(jù)時(shí)間同步后的BDS衛(wèi)星B1I、B1C、B3I頻率播發(fā)的測(cè)距信息、UWB測(cè)距信號(hào)、IMU的數(shù)據(jù)、磁強(qiáng)計(jì)的磁強(qiáng)信號(hào)、氣壓計(jì)數(shù)據(jù)以及BDS B2b頻率播發(fā)的實(shí)時(shí)精密軌道/鐘差改正數(shù)，采用擴(kuò)展卡爾曼濾波理論，進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。