一种基于MEMS和UWB的室内定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于MEMS和UWB的室内定位方法，本发明专利技术公开的方法通过获取连续的UWB数据从而得到移动终端的移动轨迹，然后利用移动终端上的MEMS测量模块测量得到的加速度值的振荡规律确定移动终端的运动状态。然后基于确定得到的运动状态对移动终端的移动轨迹进行修正得到移动终端当前的真实位置，从而可以获得移动终端室内环境中的正确移动轨迹，通过本发明专利技术提供的方法，可以减少移动终端的抖动，并能显著提高室内移动终端的定位以及移动轨迹的准确度。

An Indoor Location Method Based on MEMS and UWB

The invention discloses an indoor positioning method based on MEMS and UWB. The method of the invention obtains the mobile trajectory of the mobile terminal by acquiring continuous UWB data, and then determines the mobile terminal's motion state by using the oscillation law of the acceleration value measured by the MEMS measurement module on the mobile terminal. Then, the mobile trajectory of the mobile terminal is corrected based on the determined motion state to obtain the current real location of the mobile terminal, so that the correct mobile trajectory in the mobile terminal indoor environment can be obtained. The method provided by the present invention can reduce the jitter of the mobile terminal, and can significantly improve the positioning of the mobile terminal and the accuracy of the mobile trajectory in the indoor environment.

【技术实现步骤摘要】
一种基于MEMS和UWB的室内定位方法
本专利技术涉及室内定位
，更具体地说，涉及一种基于MEMS和UWB的室内定位方法。
技术介绍
随着互联网的兴起，无线通信技术的蓬勃发展，基于BLS(位置信息服务，baselocationservice)也得到了广泛的应用。用户通过互联网和移动通信的相互作用得到各种位置信息，从而产生某种特定的服务，即基于位置信息服务。基于位置服务信息是指基于移动终端(移动手机、掌上电脑)通过各种定位技术来获得当前的位置信息，并在通信网络上通过位置得到相应的服务。常见位置信息服务有：美国E911系统和欧洲E112系统。当前LBS已应用于军事、交通民生等各个领域中，比如游客可以GPS定位，自主确定出行路线，并且可以搜索出周围的美食，ATM机等便民服务。定位技术根据环境封闭性分为室外技术和室内技术。室外技术主要包括卫星定位技术以及基站定位技术。然而，室外技术适用于宽敞无遮挡环境中，如果环境有物品遮挡，定位精准度可能不高。对于室内这种较封闭，室内各种遮挡物的情况下，并且室内环境本身比较小，室外的定位精确度不足以满足定位的定位需求。目前室内定位技术主要基于无线传感技术应用。由于芯片方案的成熟和成本下降，国内研究UWB技术及时定位的人和公司慢慢涌现，能达到30cm甚至10cm的系统定位精度。高定位精度的应用范围比较特殊，因此也决定了其当前只能用在对确保生命财产有较高要求的行业上，如：矿下人员定位、养老院人员看护、大型仓储货物定位等。由于室内环境比较复杂，UWB技术在进行室内定位的时候可能会遇到吸收或者遮挡信号的情况，定位过程中可能会出现抖动或者偏差，所以容易造成定位结果不准确的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于MEMS和UWB的室内定位方法。为实现上述目的，本专利技术所采用的具体技术方案如下：一种基于MEMS和UWB的室内定位方法，应用于移动终端，所述移动终端包括MEMS测量模块和UWB定位模块，所述方法包括：所述UWB定位模块获取所述移动终端在历史时刻T0至当前时刻Tk之间的UWB数据，并根据所述UWB数据确定所述移动终端在该时间段内的移动轨迹；所述MEMS测量模块获取所述移动终端在该时间段内的加速度值；根据所述加速度值以及所述移动轨迹确定所述移动终端在该时间段内的状态；基于所述状态对所述UWB定位模块确定出的所述移动终端的移动轨迹进行修正得到所述移动终端在当前时刻下的真实位置。进一步地，所述基于所述状态对所述UWB定位模块确定出的所述移动终端的移动轨迹进行修正得到所述移动终端在当前时刻下的真实位置包括：在确定所述移动终端在该时间段内处于静止状态时，将所述移动终端在T0时刻时对应的位置坐标作为所述移动终端当前时刻对应的位置坐标；或，在确定所述移动终端在该时间段内处于非静止状态时，利用所述MEMS测量模块获取的所述移动终端在该时间段内的真实航向角对所述移动终端在当前时刻下的位置进行修正得到所述移动终端在当前时刻下的真实位置。进一步地，所述确定所述移动终端在该时间段内处于静止状态包括：当所述移动终端在该时间段内的加速度值小于等于预设加速度阈值，且所述移动轨迹覆盖的范围在预设目标区域范围内时确定所述移动终端在该时间段内处于静止状态。进一步地，所述确定所述移动终端在该时间段内处于非静止状态包括：当所述移动终端在该时间段内的加速度值小于等于预设加速度阈值，且所述移动轨迹覆盖的范围大于预设目标区域范围内时确定所述移动终端在该时间段内处于匀速运动状态；或，当所述移动终端在该时间段内的加速度值大于预设加速度阈值时，确定所述移动终端在该时间段内处于变速运动状态。进一步地，所述方法还包括：当确定所述移动终端在该时间段内处于匀速运动状态时，将所述移动终端在T0时刻时对应的加速度值作为所述移动终端当前时刻对应的加速度值。进一步地，所述MEMS测量模块包括陀螺仪计、加速度计以及磁力计，所述移动终端通过所述加速度计获取所述移动终端的加速度值，所述利用所述MEMS测量模块获取的所述移动终端在该时间段内的真实航向角对所述移动终端在当前时刻下的位置进行修正得到所述移动终端在当前时刻下的真实位置包括：基于所述磁力计的数据计算所述移动终端当前的待调整航向角；根据预设滤波算法、所述待调整航向角和所述陀螺仪计当前测量得到的角度值计算所述移动终端在该时间段内的真实航向角；基于所述真实航向角对所述移动轨迹进行修正得到所述移动终端在当前时刻下的真实位置。进一步地，所述基于所述磁力计的数据计算所述移动终端当前的待调整航向角包括：根据所述磁力计的测量结果获取地磁场沿x轴的分量mx和地磁场沿y轴的分量my；根据公式计算当前的磁航向角；将所述磁航向角以及正北方向与磁北方向的夹角之和作为所述待调整航向角。进一步地，所述根据预设滤波算法、所述待调整航向角和所述陀螺仪计当前测量得到的角度值计算所述移动终端在该时间段内的真实航向角包括：建立第一卡尔曼滤波模型；将所述待调整航向角和所述角度值作为所述第一卡尔曼滤波模型的输入参数；将经过所述第一卡尔曼滤波模型滤波后的航向角作为所述移动终端的真实航向角。进一步地，所述根据预设滤波算法、所述待调整航向角和所述陀螺仪计当前测量得到的角度值计算所述移动终端在该时间段内的真实航向角包括：建立第一卡尔曼滤波模型；将所述待调整航向角和所述角度值作为所述第一卡尔曼滤波模型的输入参数；根据所述UWB数据计算所述UWB定位模块的航向角；建立第二卡尔曼滤波模型；将经过所述第一卡尔曼滤波模型滤波后的航向角和所述UWB定位模块的航向角作为所述第二卡尔曼滤波模型的输入参数；将经过所述第二卡尔曼滤波模型滤波后的航向角作为所述移动终端的真实航向角。进一步地，所述移动终端为可穿戴式移动终端。本专利技术提供的基于MEMS和UWB的室内定位方法通过获取连续的UWB数据从而得到移动终端的移动轨迹，然后利用移动终端上的MEMS测量模块测量得到的加速度值的振荡规律确定移动终端的运动状态。然后基于确定得到的运动状态对移动终端的移动轨迹进行修正得到移动终端当前的真实位置，从而可以获得移动终端室内环境中的正确移动轨迹，通过本专利技术提供的方法，可以减少移动终端的抖动，并能显著提高室内移动终端的定位以及移动轨迹的准确度。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1为本实施例提供的一种基于MEMS和UWB的室内定位方法的流程示意图；图2为本实施例提供的MEMS测量模块的结构示意图；图3为本实施例提供的对移动终端所处的位置进行修正的流程示意图；图4为本专利技术实施例提供的另一种种基于MEMS和UWB的室内定位方法的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参见图1所示，本实施例提供一种基于MEMS和UWB的室内定位方法，应用于移动终端，该移动终端包括MEMS测量模块和UWB定位模块，本实施例提供的方法包括：S101：UWB定位模块获取移动终端在历史时刻T0至当前时刻Tk之间的UWB数据，并根据UWB数据确定移动终端在该时间段内的移动轨迹。具体而言，UWB定位模块可以获取移动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MEMS和UWB的室内定位方法，其特征在于，应用于移动终端，所述移动终端包括MEMS测量模块和UWB定位模块，所述方法包括：所述UWB定位模块获取所述移动终端在历史时刻T0至当前时刻Tk之间的UWB数据，并根据所述UWB数据确定所述移动终端在该时间段内的移动轨迹；所述MEMS测量模块获取所述移动终端在该时间段内的加速度值；根据所述加速度值以及所述移动轨迹确定所述移动终端在该时间段内的状态；基于所述状态对所述UWB定位模块确定出的所述移动终端的移动轨迹进行修正得到所述移动终端在当前时刻下的真实位置。

【技术特征摘要】
1.一种基于MEMS和UWB的室内定位方法，其特征在于，应用于移动终端，所述移动终端包括MEMS测量模块和UWB定位模块，所述方法包括：所述UWB定位模块获取所述移动终端在历史时刻T0至当前时刻Tk之间的UWB数据，并根据所述UWB数据确定所述移动终端在该时间段内的移动轨迹；所述MEMS测量模块获取所述移动终端在该时间段内的加速度值；根据所述加速度值以及所述移动轨迹确定所述移动终端在该时间段内的状态；基于所述状态对所述UWB定位模块确定出的所述移动终端的移动轨迹进行修正得到所述移动终端在当前时刻下的真实位置。2.如权利要求1所述的基于MEMS和UWB的室内定位方法，其特征在于，所述基于所述状态对所述UWB定位模块确定出的所述移动终端的移动轨迹进行修正得到所述移动终端在当前时刻下的真实位置包括：在确定所述移动终端在该时间段内处于静止状态时，将所述移动终端在T0时刻时对应的位置坐标作为所述移动终端当前时刻对应的位置坐标；或，在确定所述移动终端在该时间段内处于非静止状态时，利用所述MEMS测量模块获取的所述移动终端在该时间段内的真实航向角对所述移动终端在当前时刻下的位置进行修正得到所述移动终端在当前时刻下的真实位置。3.如权利要求2所述的基于MEMS和UWB的室内定位方法，其特征在于，所述确定所述移动终端在该时间段内处于静止状态包括：当所述移动终端在该时间段内的加速度值小于等于预设加速度阈值，且所述移动轨迹覆盖的范围在预设目标区域范围内时确定所述移动终端在该时间段内处于静止状态。4.如权利要求2所述的基于MEMS和UWB的室内定位方法，其特征在于，所述确定所述移动终端在该时间段内处于非静止状态包括：当所述移动终端在该时间段内的加速度值小于等于预设加速度阈值，且所述移动轨迹覆盖的范围大于预设目标区域范围内时确定所述移动终端在该时间段内处于匀速运动状态；或，当所述移动终端在该时间段内的加速度值大于预设加速度阈值时，确定所述移动终端在该时间段内处于变速运动状态。5.如权利要求4所述的基于MEMS和UWB的室内定位方法，其特征在于，所述方法还包括：当确定所述移动终端在该时间段内处于匀速运动状态时，将所述移动终端在T0时刻时对应的加速度值作为所述移动终端当前时刻对应的加速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪超，杨冬，田俐强，吴文文，
申请(专利权)人：北京交通大学，重庆脉实智能制造有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11