一种基于卡尔曼滤波的超宽带室内定位系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于卡尔曼滤波的超宽带室内定位系统及方法。本发明专利技术系统，包括：DW1000测距模块、上位机、无线透明传输模块、OLED屏幕；上位机与DW1000测距模块、OLED屏幕通过SPI实现通信；本发明专利技术方法包括步骤S1：配置系统初始状态；步骤S2：DW1000测距模块进行超宽带测距，得到距离数据，并进行误差调整后传至上位机转化为位置坐标；步骤S3：将上述位置坐标作为状态量进行卡尔曼滤波，并进行图像绘制。本发明专利技术的技术方案解决了现有技术中采用UBW超宽带技术实现室内定位时，出现测距时，实际测距具有较大的误差导致结果波动较大的问题。本发明专利技术主要利用DW1000测距模块实现室内定位，并在基础的定位结果上加入卡尔曼滤波，增强了结果的稳定性，提供更准确的定位。

An UWB Indoor Positioning System and Method Based on Kalman Filter

The invention provides an ultra-wideband indoor positioning system and method based on Kalman filter. The system of the invention includes: DW1000 ranging module, host computer, wireless transparent transmission module, OLED screen; upper computer communicates with DW1000 ranging module and OLED screen through SPI; the method of the invention includes: configuring the initial state of the system; 2: DW1000 ranging module carries out ultra-wideband ranging, obtains distance data, and transfers error adjustment to upper computer for conversion. Position coordinates; Part 1: Kalman filtering and image rendering using the above position coordinates as state variables. The technical scheme of the present invention solves the problem that when UBW ultra-wideband technology is used to realize indoor positioning in the prior art, the actual ranging has larger errors and results fluctuate greatly when ranging occurs. The invention mainly uses the DW1000 ranging module to realize indoor positioning, and adds Kalman filter to the basic positioning results to enhance the stability of the results and provide more accurate positioning.

【技术实现步骤摘要】
一种基于卡尔曼滤波的超宽带室内定位系统及方法
本专利技术涉及超宽带室内定位
，具体而言，尤其涉及一种基于卡尔曼滤波的超宽带室内定位系统及方法。
技术介绍
无线定位技术在人们的生产生活中占据着越来越重要的地位，如我们常用所熟知的GPS定位进行目的地导航、路线信息查询等，GPS属于室外定位技术，而如今人们对定位服务的需求的已经提高，更多地发展了室内定位技术，如移动机器人的使用，这就需要更高要求的无线定位技术。GPS的测距原理需要向卫星发送信号，由于室内环境较为复杂，建筑物墙壁的遮挡等因素会严重影响GPS的无线信号，因此GPS不适用于室内定位，进而衍生出了很多室内定位技术，如超声波、超宽带(UWB)、WIFI、ZigBee、蓝牙定位等。UBW超宽带技术(Ultra-Wideband)是一种较为新兴的无线通信技术，它起源于20世纪五十年代末期，因其具有极大的带宽，能够在短距离内实现高速率的数据传输，其极低的发射功率也不会对其他的通信系统造成干扰，还具有较强的抗多径衰落能力、较高的时间分辨率、穿透力强、定位精较高、安全性高的优点，UWB被广泛应用于很多领域的室内定位应用中，具有很大的发展本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于卡尔曼滤波的超宽带室内定位系统，其特征在于，包括：DW1000测距模块、上位机、无线透明传输模块、OLED屏幕；所述上位机与DW1000测距模块、OLED屏幕通过SPI实现通信；所述DW1000测距模块用于超宽带测距；所述无线透明传输模块用于将DW1000测距模块测得的距离数据传输至上位机；所述上位机用于接收串口数据、计算坐标点、对坐标位置进行卡尔曼滤波，进行图像绘制；所述OLED屏幕用于根据指示灯的亮、灭、闪烁判断上电情况以及信号连通情况。

【技术特征摘要】
1.一种基于卡尔曼滤波的超宽带室内定位系统，其特征在于，包括：DW1000测距模块、上位机、无线透明传输模块、OLED屏幕；所述上位机与DW1000测距模块、OLED屏幕通过SPI实现通信；所述DW1000测距模块用于超宽带测距；所述无线透明传输模块用于将DW1000测距模块测得的距离数据传输至上位机；所述上位机用于接收串口数据、计算坐标点、对坐标位置进行卡尔曼滤波，进行图像绘制；所述OLED屏幕用于根据指示灯的亮、灭、闪烁判断上电情况以及信号连通情况。2.根据权利要求1所述的基于卡尔曼滤波的超宽带室内定位系统，其特征在于，所述DW1000测距模块采用对称双边双向进行测距。3.一种基于卡尔曼滤波的超宽带室内定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：配置系统初始状态；步骤S2：DW1000测距模块进行超宽带测距，得到距离数据，并进行误差调整后传至上位机转化为位置坐标；步骤S3：将上述位置坐标作为状态量进行卡尔曼滤波，并进行图像绘制。4.根据权利要求3所述的基于卡尔曼滤波的超宽带室内定位方法，其特征在于，所述步骤S1的具体步骤如下：步骤S101：通过串口将三个模块分别设置为Anchor1、Anchor2、Anchor3基站模式，其地址分别为0x01，0x02，0x03；将另一个模块设置为Tag标签模式，向标签发送命令T0，Tag标签的地址为0x00；步骤S102：设置基站坐标分别为Anchor1(0，0)，Anchor2(2，0)，Anchor3(0，2.7)，以Anchor1-Anchor2为X轴，Anchor1-Anchor3为Y轴。5.根据权利要求3所述的基于卡尔曼滤波的超宽带室内定位方法，其特征在于，所述步骤S2的具体步骤如下：步骤S201：DW1000测距模块进行超宽带测距，得到距离数据，并进行误差调整，误差调整方程为：当distance<2.0m时，distance＝distance+0.1×(2.2-distance)，为了减小数据的波动，令distance＝0.3×distance+0.7×distance_pre，再将得到的平均数据带入误差调整方程中得到最终距离值；步骤S202：将最终标签距离三个基站的距离数据通过无线透明传输模块传输至电...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘黎煌，刘霞，张石，鲍喜荣，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21