【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于無線定位，尤其涉及一種基于uwb測距的增強定位方法。
技術介紹
1、uwb技術是通過極窄脈沖來傳輸數據而不是通過傳統的載波來傳輸數據，導致其數據傳輸速度極高，除此之外，uwb技術具有系統復雜性低、信息安全性高、抗多徑衰落能力強等優點，成為無線定位領域中的一大亮點。
2、基于測距的uwb定位在理想環境下，測距測量穩定且足夠準確時，每兩個測距圓至少給出一個交點。然而，在實際環境中，由于無線信號傳播存在信號反射、多徑傳播等非視距(non-line-of-sight，nlos)的問題，測距值會產生不同的測量誤差，從而影響兩圓的幾何關系，交點可能出現在錯誤的位置，也可能沒有交點。目前提高uwb測距定位在復雜場景下的定位性能的主要手段包括：對原始定位數據進行非視距鑒別剔除nlos數據以及對接收到的測距數據進行誤差建模修正，這些數據處理無疑都增加了算法的復雜度以及后端計算的實時性，同時，對異常數據剔除會造成定位數據量的降低，影響定位軌跡的平滑性。而對異常數據進行修正，則要求誤差模型足夠準確，對誤差模型的依賴性比較高。
3、中國專利文獻cn114126045a公開了一種uwb室內外一體智能導航定位方法和系統，其方法包括：目標移動設備基于uwb接收不同已知位置的電子標簽發送的目標測距信息，并對目標測距信息進行響應；基于響應結果確定所述目標移動設備距離各電子標簽的目標距離，并基于所述目標距離以及不同已知位置的電子標簽確定所述目標移動設備的當前位置信息；基于所述當前位置信息對所述目標移動設備的實時位置進行跟蹤，并
4、中國專利文獻cn116430310a公開了一種基于uwb技術高精度無人船定位系統、方法及存儲介質，包括在湖泊周邊設置至少4個uwb定位基站，建立湖泊定位地圖區域，建立定位坐標系，uwb定位標簽和imu慣性測量單元安裝于無人船上；uwb定位標簽分別將所測量出的其與各uwb定位基站之間的距離信息發送至岸基控制中心內的定位處理器；利用imu采集無人船的加速度及角速度信息，將無人船抑制振動噪聲后的實時姿態信息發送至定位處理器；定位處理器根據距離信息和實時姿態信息實現無人船的精確定位解算和實時姿態信息更新，地圖服務器在二維或三維地圖中顯示無人船在湖中的位置信息和實時姿態信息并進行展示。該技術方案中基于uwb測距的定位方法為了保證定位的準確性，首先進行了兩次測距誤差處理，包括k-means++算法進行測距數據中的nlos誤差抑制以及通過高斯均值濾波處理測距數據中的標準測距誤差，然后進行兩步定位解算，包括利用最小二乘法進行定位初值解算，以及基于該初值進行泰勒級數展開進行二次定位估計，從而實現無人船的最終精確位置解算。且將測距誤差抑制和定位解算分開兩個步驟進行，并且每個步驟都經過了多次處理，過程相對比較繁瑣。
5、因此，針對復雜場景下測距存在非視距誤差時，有必要提供一種基于uwb測距的增強定位方法。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種基于uwb測距的增強定位方法，方法簡單，能提高復雜場景下基于uwb測距的定位性能，規避無線信號非視距鑒別及測距誤差建模的難點，提高復雜場景下定位的魯棒性性。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是，該基于uwb測距的增強定位方法，具體步驟為：
3、s1：首先緩存同一定位幀下所有基站的測距數據；
4、s2：再判斷步驟s1中得到的測距數據中測距的基站的數量是否滿足解算需求，若不滿足則返回至步驟s1重新緩存新定位幀的測距數據；若滿足則轉至步驟s3；
5、s3：對所有基站進行兩兩組合，根據兩圓的幾何關系進行候選結果計算，得到候選結果；
6、s4：對步驟s3中得到的候選結果進行一階殘差過濾，篩選出置信度高于設定范圍的候選結果；
7、s5：若步驟s4篩選出的候選結果的數量大于設定的數量閾值，則對步驟s4篩選出的候選結果進行二階聚類過濾，進一步縮小候選結果數據集；若候選結果的數量小于設定的數量閾值，則轉至步驟s6；
8、s6：對所有的篩選出的候選結果進行加權平均，得到最終的定位結果。
9、優選地，所述步驟s2中定位場景中基站的個數至少為3個。
10、優選地，所述步驟s3中的兩兩基站的幾何關系包括：相交、相離/外切、內含/內切三種情況，每種情況下的具體判別方位為：
11、假設兩個基站分別為i、j，坐標分別為(xi,yi)、(xj,yj)，標簽到兩個基站的距離分別為di、dj；
12、首先，計算基站i和基站j之間的距離值dij，公式為：
13、
14、根據三角形三邊關系：兩邊之和大于第三邊，兩邊之差小于第三邊，
15、若：dij＜(di+dj)且dij＞|di-dj|，則判定為兩圓相交；
16、若：dij≥(di+dj)，則判定為兩圓相離/外切；
17、若：dij≤(di-dj)，則判定為兩圓內含/內切。
18、優選地，所述步驟s3中若兩兩基站為兩圓相交時的候選結果的計算步驟為：
19、設兩圓的兩個交點為a、b，候選結果即a、b兩點的坐標值(xa,ya)、(xb,yb)，具體的求解方法以交點a或b均相同，以a進行說明，包括以下步驟：
20、首先，設基站i的圓心和交點a的連線與基站i和基站j的圓心的連線的夾角為θ，則根據三角形三邊關系，公式為：
21、
22、可以求解得到夾角θ，公式為：
23、
24、其次，根據直角三角形垂直兩邊的關系，求解以基站i和基站j的圓心的連線為斜邊的直角三角形的斜邊與x軸的夾角α，公式為：
25、
26、最后，求解交點a的候選結果(xa,ya)，公式為：
27、
28、其中，β＝α-θ。
29、優選地，所述步驟s3中若兩兩基站為兩圓相離/外切時的候選結果的計算步驟為：
30、設兩圓與基站圓心連線的兩個交點為c、d，認定交點c、d的中點為候選結果；其具體的坐標解算方法的步驟為：
31、首先，根據直角三角形垂直兩邊的關系，求解以基站i和基站j的圓心的連線為斜邊的直角三角形的斜邊與x軸的夾角α，公式為：
32、
33、其次，求解交點c的坐標值(xc,yc)，公式為：
34、
35、然后，求解交點d的坐標值(xd,yd)，公式為：
36、
37、最后，求本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于UWB測距的增強定位方法，其特征在于，具體步驟為：
2.根據權利要求1所述的基于UWB測距的增強定位方法，其特征在于，所述步驟S2中定位場景中基站的個數至少為3個。
3.根據權利要求1所述的基于UWB測距的增強定位方法，其特征在于，所述步驟S3中的兩兩基站的幾何關系包括相交、相離/外切、內含/內切三種情況，每種情況下的具體判別方位為：
4.根據權利要求3所述的基于UWB測距的增強定位方法，其特征在于，所述步驟S3中若兩兩基站為兩圓相交時的候選結果的計算步驟為：
5.根據權利要求3所述的基于UWB測距的增強定位方法，其特征在于，所述步驟S3中若兩兩基站為兩圓相離/外切時的候選結果的計算步驟為：
6.根據權利要求5所述的基于UWB測距的增強定位方法，其特征在于，所述步驟S3中若兩基站在兩圓內含/內切時，候選結果的計算步驟為：
7.根據權利要求6所述的基于UWB測距的增強定位方法，其特征在于，所述步驟S4中對候選結果進行一階殘差過濾的具體步驟為：依次計算候選結果到各個基站的距離值，然后與相對應的基站的距
8.根據權利要求7所述的基于UWB測距的增強定位方法，其特征在于，所述步驟S5中篩選出的候選結果進行二階聚類過濾的具體的步驟為：依次計算單個候選結果與其他剩余候選結果的歐式距離，并以所有歐式距離的中值為基準，篩選出歐式距離小于基準的候選結果。
9.根據權利要求7所述的基于UWB測距的增強定位方法，其特征在于，所述步驟S4中其中距離殘差閾值區間設置為[-200cm，200cm]。
10.根據權利要求6所述的基于UWB測距的增強定位方法，其特征在于，所述步驟S5中候選結果數量大于設定的數量閾值為3。
...【技術特征摘要】
1.一種基于uwb測距的增強定位方法，其特征在于，具體步驟為：
2.根據權利要求1所述的基于uwb測距的增強定位方法，其特征在于，所述步驟s2中定位場景中基站的個數至少為3個。
3.根據權利要求1所述的基于uwb測距的增強定位方法，其特征在于，所述步驟s3中的兩兩基站的幾何關系包括相交、相離/外切、內含/內切三種情況，每種情況下的具體判別方位為：
4.根據權利要求3所述的基于uwb測距的增強定位方法，其特征在于，所述步驟s3中若兩兩基站為兩圓相交時的候選結果的計算步驟為：
5.根據權利要求3所述的基于uwb測距的增強定位方法，其特征在于，所述步驟s3中若兩兩基站為兩圓相離/外切時的候選結果的計算步驟為：
6.根據權利要求5所述的基于uwb測距的增強定位方法，其特征在于，所述步驟s3中若兩基站在兩圓內含/內切時，候選結果的計算步驟...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馬琳琳，肖巖，趙真真，王超超，張勇，張懷良，
申請(專利權)人：河南省聯睿智能科技研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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