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专利号: 2021103821931
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于动态鲁棒容积卡尔曼的UWB/INS融合定位方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、建立UWB‑INS融合定位的运动模型,运动模型中包括室内行人的状态方程和测量方程;

S2、采用超宽带UWB定位技术确定待定位点的第一位置和第一速度;

S3、超宽带UWB定位的同时,采用惯性导航系统INS获取待定位点的第二位置数据和第二速度;

S4、根据第一位置、第一速度、第二位置数据和第二速度计算以上两种定位方式的实际测量误差;

S5、采用动态鲁棒容积卡尔曼滤波DRCKF算法对实际测量误差进行融合修正处理,得到最终位置误差;

S6、通过最终位置误差对惯性导航系统INS获得的第二位置数据进行修正,得到准确位置s。

2.根据权利要求1所述的一种基于动态鲁棒容积卡尔曼的UWB/INS融合定位方法,其特征在于,UWB‑INS融合定位的运动模型中包括室内行人的状态方程和测量方程,其中,状态方程和测量方程分别如下式所示:

xk=f(xk‑1,uk‑1)+wk‑1zk=h(xk)+vk

其中,xk是与传输函数f(·)的相关的状态向量,传输函数f(·)是贝叶斯估计的一般表达式,这个函数反映位置、速度、加速度等状态的变化规律;zk是通过测量函数h(·)得到的测量向量,测量函数h(·)反映的实际的测量规律,u是控制输入向量,w和v分别表示过程噪声和测量噪声,k表示时刻。

3.根据权利要求1所述的一种基于动态鲁棒容积卡尔曼的UWB/INS融合定位方法,其特征在于,采用超宽带UWB定位技术确定待定位点的第一位置和第一速度,分别表示如下:其中, 表示k时刻第m个UWB标签的估计位置坐标,vm,k表示k时刻第m个UWB标签的速度,G是一个线性矩阵,且

sk表示在k时刻的标签的位置坐标、tk表示k时刻。

4.根据权利要求1所述的一种基于动态鲁棒容积卡尔曼的UWB/INS融合定位方法,其特征在于,步骤S4中,计算两种定位方式的实际测量误差包括:将采用UWB定位技术获得的第一位置数据与采用惯性导航系统INS获取的第二位置数据求差值,得到位置误差δsk;将UWB定位技术获得的速度数据与采用惯性导航系统INS获取的速度数据求差值,得到速度误差δvk,最终得到实际测量误差如下:其中,zk表示实际测量误差,sm,k表示第m个标签k时刻的第一位置坐标;vm,k表示待定位点的第一速度;sINS和vINS分别为k时刻的惯性导航系统INS的速度和位置,H表示误差状态测量矩阵,δxk表示状态误差向量,vk表示测量噪声向量。

5.根据权利要求1所述的一种基于动态鲁棒容积卡尔曼的UWB/INS融合定位方法,其特征在于,步骤S5中,采用动态鲁棒容积卡尔曼滤波DRCKF算法对实际测量误差进行融合修正处理包括:利用强跟踪算法来修正标准容积卡尔曼的时间预测过程中过程噪声,然后利用Huber M估计来改进标准容积卡尔曼的测量更新过程中的测量噪声,从而最终达到缓解外界噪声、模型误差对精确定位的影响。