一种复杂环境下基于BP-EKF的UWB-IMU定位方法技术

本发明专利技术提供了一种复杂环境下基于BP‑EKF的UWB‑IMU定位方法，该方法有效地将全局定位和局部定位结合起来，采用BP神经网络算法和EKF算法对IMU数据进行处理，并对IMU与UWB数据进行融合，增强在高动态和复杂情况下定位的稳定性和可信度。本发明专利技术有益效果：与传统UWB定位方法相比，能有效抑制由于复杂环境影响产生的NLOS对定位估计的影响，提高定位系统的精度和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂环境下基于BP-EKF的UWB-IMU定位方法
本专利属于定位方法领域，尤其是涉及一种复杂环境下基于BP-EKF的UWB-IMU定位方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，定位系统的应用日益广泛，在工厂内、矿井下、隧道内等领域取得了广泛的应用。相比于空旷的室外场景，室内环境由于建筑结构复杂、存在各种障碍物，并且环境动态多变，故为复杂环境。在室内复杂环境下多径效应(Multipatheffects)、非视距传输(Nonelineofsight，NLOS)等时有发生，存在定位误差变大，最终导致定位精度下降，显著增加室内定位任务的挑战性。超宽带技术(UltraWideband，UWB)是一种基于无线电定位的方法，可获得较高的定位精度，可用于室内复杂环境下的定位，但是UWB定位过程中所产生的NLOS误差会严重影响系统的位置估计，存在定位精度低、鲁棒性差的缺点。现有的技术虽然在一定程度上抑制了NLOS误差，但NLOS误差还是会对定位造成较大的影响，需要能有效抑制NLOS干扰对定位估计的影响且提高系统的定位精度和鲁棒性的定位方法。专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复杂环境下基于BP-EKF的UWB-IMU定位方法，包括如下步骤：/n步骤S1、获取IMU位置目标的第一定位数据：IMU包括加速度计和陀螺仪两部分，设置加速度计、陀螺仪将检测的速度、角速度发送给IMU位置计算单元，经BP-EKF处理后解算出IMU位置目标的X、Y、Z三轴空间坐标x

【技术特征摘要】
1.一种复杂环境下基于BP-EKF的UWB-IMU定位方法，包括如下步骤：
步骤S1、获取IMU位置目标的第一定位数据：IMU包括加速度计和陀螺仪两部分，设置加速度计、陀螺仪将检测的速度、角速度发送给IMU位置计算单元，经BP-EKF处理后解算出IMU位置目标的X、Y、Z三轴空间坐标xu，yu，zu的状态滤波估计值作为IMU位置目标的第一定位数据；
步骤S2、获取UWB位置目标的第二定位数据：具体为，
步骤S21、建立基于到达时间的UWB定位模型，通过获取每个基站到位置目标的距离，采用加权最小二乘法解算出对UWB位置目标的X、Y、Z三轴空间坐标xu，yu，zu的估计值
步骤S22、计算NLOS的误差S，并通过NLOS的误差S得到UWB的方差σ22，计算公式为：
σ22＝eS-1(1)



其中分别为对位置目标X、Y、Z三轴坐标xu，yu，zu经过UWB定位方法的加权最小二乘估计后的估计值，分别为IMU经BP-EKF处理后的位置目标X、Y、Z三轴坐标xu，yu，zu的状态滤波估计值；
步骤S23、进行UWB可信度判断，可信度判断采用的原则如下：设置UWB的采样间隔，对于UWB接收到的信号进行采样，由于复杂环境下障碍物的阻挡会出现基站信号丢失现象使UWB信号为0值，视其为不可信信号，由于物体在是运动的，因此对于UWB不变的值，视其为不可信信号，同时在信号传播的过程中会出现信号反射导致信号接收延迟现象，对于UWB的突变值，也会视为不可信信号，突变值判断按照如下公式：
|d(k+1)-d(k)|<12.5(3)
其中d(k)为第k次采样时UWB获得的数据，突变值由多次测量所得；
接着，根据UWB可信度判断结果对UW...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁茵，王晓湋，魏洪达，庞毅，
申请(专利权)人：天津泰达滨海清洁能源集团有限公司，天津城建大学，
类型：发明
国别省市：天津;12