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专利号: 2021114841604
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于UWB的联合定位方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)在定位系统中引入二维区域判别机制,标签自动判别所处的划分区域并只与该区域内的定位基站进行通信,包括基于采用非对称双边双向测距方法(ADS‑TWR)的回传帧策略、区域判定策略;

(2)使用加权最小二乘法(WLS)计算初步定位坐标,利用卡尔曼滤波与求残差门限值的方法去除非视距传输数据,最后对定位坐标进行预测与滤波。

2.根据权利要求1所述的一种基于UWB的联合定位方法,其特征在于:所述回传帧策略是在ADS‑TWR过程后加入Report帧,Report帧中含有标签和基站进行一次ADS‑TWR测距后的距离数据,基站向标签发送Report帧后,标签可知本次测距的距离值。

3.根据权利要求1所述的一种基于UWB的联合定位方法,其特征在于:所述区域判定策略是根据Report帧中的距离找出4个距离最短的基站及其围成区域Zn,标签根据回传的距离利用加权最小二乘法计算出此时相对于区域Zn的坐标(x,y),根据此坐标可以判断是否移动到相邻的区域,

式中ds1,ds2,ds3,ds4为标签到4个距离最短的基站的距离,Zn为当前区域,Zn‑1为前一个区域,Zn+1为后一个区域,l和w为每两个定位基站之间的横向距离和纵向距离,l选取w的3‑4倍。

4.根据权利要求1所述的一种基于UWB的联合定位方法,其特征在于,利用ADS‑TWR计算出标签与4个定位基站的距离值代入WLS算法计算出粗略的定位坐标(x,y),再利用联合定位方法处理粗略定位坐标得到估计的定位 然后计算该估计定位坐标,具体过程为:

利用联合定位方法建立公式为:Xk=FXk‑1+Wk

Zk=H(Xk)+Vk

T

在以上公式中,Xk=[xk,yk] ,表示k时刻定位标签的位置;F为状态转移矩阵;Zk=[d1,T

d2,…dn]表示利用传感器采集得到的距离向量,n为传感器的数量;Wk为激励噪声,Vk为测量T

噪声,Qk以及Rk分别表示Wk、Vk的误差协方差矩阵,H(Xk)=[r1,r2,…rn];

计算样本点X以及与每个样本点相对应的权值ω,其中样本点的个数为2n+1,计算公式为:

(i)

ω =1/2(n+λ) (i=1,2,…,2n)2

其中λ=α(n+σ)‑n,α为样本点分布的影响因子,σ可以调节X与 的距离。

5.根据权利要求1所述的一种基于UWB的联合定位方法,其特征在于,利用联合定位方法对估计定位坐标进行滤波,具体过程为:k‑1时刻的样本点:

k时刻的状态预测与协方差为:利用上面公式对样本点进行更新:对系统状态与协方差进行更新:通过联合定位方法先求出粗略的标签坐标,然后对粗略的标签坐标进行滤波、预测,得出精确的标签坐标。