一种基于超宽带技术的定位方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于超宽带技术的定位方法和装置，涉及计算机技术领域。该方法的一具体实施方式包括：参考节点的多条天线接收到来自定位标签的发射信号后，根据发射信号到达天线之间的时间差，确定定位标签与参考节点之间的距离信息和角度信息；测量定位标签的线速度信息和角速度信息，将距离信息和线速度信息进行距离融合得到距离估计值，将角度信息和角速度信息进行角度融合得到角度估计值；根据距离估计值和角度估计值，计算定位标签在参考节点坐标系下的位置信息。该方法通过对距离信息和角度信息分别进行融合处理得到距离估计值和角度估计值，进而可计算出定位标签的位置信息，既无需提前布设参考节点，又能实现高精度定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超宽带技术的定位方法和装置
本专利技术涉及计算机领域，尤其涉及一种基于超宽带技术的定位方法和装置。
技术介绍
超宽带(UltraWideband，UWB)技术是一种新型的无线通信技术，其在诸多应用领域中，比如无线定位，体现出极大的优势。现有技术中，基于UWB技术进行定位的实现方式有两种，方式一需全局布设基站，定位标签向周围发射信号，根据多个基站接收到发射信号的时间差，解算出定位标签的位置信息；方式二是在一个基站中布设多个天线，定位标签向周围发射信号，根据多个天线接收到发射信号的时间差，解算出定位标签的位置信息。在实现本专利技术过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：(1)方式一需提前布设基站，工程成本较高；需精准测量每个基站的位置信息，且需保证基站之间精准的时间同步，稳定性差；(2)方式二虽然不需要繁琐的基站布设工作，但是由于多个天线在一个基站内，导致多个天线接收到发射信号的时间差不明显，定位精度差，稳定性差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种基于超宽带技术的定位方法和装置，通过对定位标签和参考节点之间距离信息和角度信息分别进行距离融合和角度融合处理，以得到平滑的距离估计值和角度估计值，进而可计算出定位标签的位置信息。该方式既无需提前布设参考节点，又能实现高精度定位，稳定性好。为实现上述目的，根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种基于超宽带技术的定位方法。本专利技术实施例的一种基于超宽带技术的定位方法，包括：参考节点的多条天线接收到来自定位标签的发射信号后，根据所述发射信号到达所述天线之间的时间差，确定所述定位标签与所述参考节点之间的距离信息和角度信息；测量所述定位标签的线速度信息和角速度信息，将所述距离信息和所述线速度信息进行距离融合得到距离估计值，将所述角度信息和所述角速度信息进行角度融合得到角度估计值；根据所述距离估计值和所述角度估计值，计算所述定位标签在参考节点坐标系下的位置信息。可选地，所述测量所述定位标签的线速度信息和角速度信息，包括：采用里程计测量所述定位标签的线速度信息，采用惯性测量单元或者陀螺仪测量所述定位标签的角速度信息。可选地，所述将所述距离信息和所述线速度信息进行距离融合得到距离估计值，将所述角度信息和所述角速度信息进行角度融合得到角度估计值，包括：采用卡尔曼滤波将所述距离信息和所述线速度信息进行距离融合得到距离估计值，将所述角度信息和所述角速度信息进行角度融合得到角度估计值。可选地，所述计算所述定位标签在参考节点坐标系下的位置信息，包括：将所述距离估计值乘以所述角度估计值的余弦值，得到所述定位标签在参考节点坐标系下的横坐标；将所述距离估计值乘以所述角度估计值的正弦值，得到所述定位标签在所述参考节点坐标系下的纵坐标。可选地，所述将所述距离信息和所述线速度信息进行距离融合得到距离估计值，将所述角度信息和所述角速度信息进行角度融合得到角度估计值的步骤之前，还包括：通过时钟同步滤波器，对所述距离信息、所述角度信息、所述线速度信息和所述角速度信息进行时间同步处理；对时间同步后的所述距离信息、所述角度信息、所述线速度信息和所述角速度信息进行频率同步处理。可选地，所述方法还包括：计算相邻两个时刻的所述定位标签的位置信息之间的位置变化信息；将所述位置变化信息与预设阈值区间进行比较，以将落入所述阈值区间外的位置变化信息对应的位置信息进行滤除。为实现上述目的，根据本专利技术实施例的另一方面，提供了一种基于超宽带技术的定位装置。本专利技术实施例的一种基于超宽带技术的定位装置，包括：确定模块，用于参考节点的多条天线接收到来自定位标签的发射信号后，根据所述发射信号到达所述天线之间的时间差，确定所述定位标签与所述参考节点之间的距离信息和角度信息；融合模块，用于测量所述定位标签的线速度信息和角速度信息，将所述距离信息和所述线速度信息进行距离融合得到距离估计值，将所述角度信息和所述角速度信息进行角度融合得到角度估计值；计算模块，用于根据所述距离估计值和所述角度估计值，计算所述定位标签在参考节点坐标系下的位置信息。可选地，所述融合模块，还用于：采用里程计测量所述定位标签的线速度信息，采用惯性测量单元或者陀螺仪测量所述定位标签的角速度信息。可选地，所述融合模块，还用于：采用卡尔曼滤波将所述距离信息和所述线速度信息进行距离融合得到距离估计值，将所述角度信息和所述角速度信息进行角度融合得到角度估计值。可选地，所述计算模块，还用于：将所述距离估计值乘以所述角度估计值的余弦值，得到所述定位标签在参考节点坐标系下的横坐标；以及将所述距离估计值乘以所述角度估计值的正弦值，得到所述定位标签在所述参考节点坐标系下的纵坐标。可选地，所述装置还包括：同步模块，用于通过时钟同步滤波器，对所述距离信息、所述角度信息、所述线速度信息和所述角速度信息进行时间同步处理；以及对时间同步后的所述距离信息、所述角度信息、所述线速度信息和所述角速度信息进行频率同步处理。可选地，所述装置还包括：过滤模块，用于计算相邻两个时刻的所述定位标签的位置信息之间的位置变化信息；以及将所述位置变化信息与预设阈值区间进行比较，以将落入所述阈值区间外的位置变化信息对应的位置信息进行滤除。为实现上述目的，根据本专利技术实施例的再一方面，提供了一种电子设备。本专利技术实施例的一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本专利技术实施例的一种基于超宽带技术的定位方法。为实现上述目的，根据本专利技术实施例的再一方面，提供了一种计算机可读介质。本专利技术实施例的一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现本专利技术实施例的一种基于超宽带技术的定位方法。上述专利技术中的一个实施例具有如下优点或有益效果：通过对定位标签和参考节点之间距离信息和角度信息分别进行距离融合和角度融合处理，以得到平滑的距离估计值和角度估计值，进而可计算出定位标签的位置信息，既无需提前布设参考节点，又能实现高精度定位，且稳定性好；根据需要进行融合的数据，采用合适的传感器测量出相应的信息；采用卡尔曼滤波的方式对距离信息和线速度信息进行融合，对角度信息和角速度信息进行融合，以得到平滑、稳定的距离估计值和角度估计值；将平滑、稳定的距离估计值与角度估计值的正余弦值进行相乘，得到定位标签相对参考节点的位置坐标；对距离信息、角度信息、线速度信息和角速度信息进行时间同步和频率同步处理，以保证融合时的数据为相同时间下的，且增加数据的稳定性；对位置信息进行过滤，保证前后两个时刻解算出的位置信息的变化符合阈值区间，从而使位置信息的增量连续且稳定。上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。附图说明附图用于更好地理解本专利技术，不构成对本专利技术的不当限定。其中：图1是根据本专利技术实施例的基于超宽带技术的定位方法的主要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超宽带技术的定位方法，其特征在于，包括：/n参考节点的多条天线接收到来自定位标签的发射信号后，根据所述发射信号到达所述天线之间的时间差，确定所述定位标签与所述参考节点之间的距离信息和角度信息；/n测量所述定位标签的线速度信息和角速度信息，将所述距离信息和所述线速度信息进行距离融合得到距离估计值，将所述角度信息和所述角速度信息进行角度融合得到角度估计值；/n根据所述距离估计值和所述角度估计值，计算所述定位标签在参考节点坐标系下的位置信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于超宽带技术的定位方法，其特征在于，包括：
参考节点的多条天线接收到来自定位标签的发射信号后，根据所述发射信号到达所述天线之间的时间差，确定所述定位标签与所述参考节点之间的距离信息和角度信息；
测量所述定位标签的线速度信息和角速度信息，将所述距离信息和所述线速度信息进行距离融合得到距离估计值，将所述角度信息和所述角速度信息进行角度融合得到角度估计值；
根据所述距离估计值和所述角度估计值，计算所述定位标签在参考节点坐标系下的位置信息。


2.根据权利要求1所述的方法，其特性在于，所述测量所述定位标签的线速度信息和角速度信息，包括：
采用里程计测量所述定位标签的线速度信息，采用惯性测量单元或者陀螺仪测量所述定位标签的角速度信息。


3.根据权利要求1所述的方法，其特性在于，所述将所述距离信息和所述线速度信息进行距离融合得到距离估计值，将所述角度信息和所述角速度信息进行角度融合得到角度估计值，包括：
采用卡尔曼滤波将所述距离信息和所述线速度信息进行距离融合得到距离估计值，将所述角度信息和所述角速度信息进行角度融合得到角度估计值。


4.根据权利要求1所述的方法，其特性在于，所述计算所述定位标签在参考节点坐标系下的位置信息，包括：
将所述距离估计值乘以所述角度估计值的余弦值，得到所述定位标签在参考节点坐标系下的横坐标；
将所述距离估计值乘以所述角度估计值的正弦值，得到所述定位标签在所述参考节点坐标系下的纵坐标。


5.根据权利要求1所述的方法，其特性在于，所述将所述距离信息和所述线速度信息进行距离融合得到距离估计值，将所述角度信息和所述角速度信息进行角度融合得到角度估计值的步骤之前，还包括：
通过时钟同步滤波器，对所述距离信息、所述角度信息、所述线速度信息和所述角速度信息进行时间同步处理；
对时间同步后的所述距离信息、所述角度信息、所述线速度信息和所述角速度信息进行频率同步处理。


6.根据权利要求1至5的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
计算相邻两个时刻的所述定位标签的位置信息之间的位置变化信息；
将所述位置变化信息与预设阈值区间进行比较，以将落入所述阈值区间外的位置变化信息对应的位置信息进行滤除。


7.一种基于超宽带技术的定位装置，其特征在于，包括：
确定模块，用于参考节点的...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈融厚，黄玉玺，
申请(专利权)人：北京京邦达贸易有限公司，北京京东乾石科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11