一种复杂环境下多源信号自适应融合定位方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种复杂环境下多源信号自适应融合定位方法和系统，属于多源融合定位技术领域，其中方法内容包括通过定位终端采集定位信号；判断所述定位信号所在区域；根据所述所在区域以及定位信号的强度变化，确定定位方法；分别根据不同的定位方法采用不同定位算法机制解算所述定位信号，输出定位信息。本发明专利技术解决了现有定位技术无法满足诸如地铁这种复杂的非暴露空间内的定位需求，实现了对定位目标室内外无缝切换的精确定位。标室内外无缝切换的精确定位。标室内外无缝切换的精确定位。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂环境下多源信号自适应融合定位方法和系统


[0001]本专利技术属于多源融合定位
，具体涉及一种复杂环境下多源信号自适应融合定位方法和系统。

技术介绍

[0002]现有技术中通常采用GNSS、UWB技术、惯性传感器及WiFi定位技术中的某一种或是两种技术进行定位，通过使用定位元件辅以改进的定位算法，例如卡尔曼滤波，遗传算法或是神经网络算法，通过在客户端运算算法解算所在位置，达到定位的目的。
[0003]现有综合定位系统存在以下缺点：
[0004]所能覆盖到的定位场景有限，无法满足诸如地铁这种复杂的非暴露空间内的定位需求；
[0005]在室内及遮挡条件下定位性能不足，无法实现多种场景下定位技术、算法、精度和覆盖范围的平滑过渡和无缝连接；
[0006]在室内外交界区域的复杂环境下，单一的定位技术很难同时覆盖室内外空间，无法满足整体精度要求；
[0007]使用单一信号源易造成定位结果的误差较大，且由于缺少对照信号源，难以通过模糊算法减小误差；
[0008]单一信号源在面对一些特殊情况时会出现数据异常的情况，如蓝牙易被干扰、WIFI信号易受地磁信号的影响等情形。

技术实现思路

[0009]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种复杂环境下多源信号自适应融合定位方法和系统。
[0010]针对目前的综合定位系统在面对地铁这类非暴露空间所体现出的缺点，本专利技术针对地铁复杂环境，通过利用北斗卫星信号、北斗地基增强方法、超宽带信号、5G信号、WiFi与蓝牙等多种导航定位信号源实现定位。基于北斗芯片或板块、超宽带芯片、5G模块、WiFi模块、蓝牙模块和惯性导航模块等定位元件，通过高精度的自适应融合定位算法，满足了多种定位场景的需求。例如，行人在室外走动时，GNSS卫星导航系统和移动基站信号可以作为用户的定位服务观测信息，但是行人进入室内后这两种信号会逐渐减弱、信号的多径影响也会加重，这时行人手机的WiFi芯片，可以通过室内的AP热点强度数据库进行定位，如果行人有UWB标签设备也可以通过室内的UWB锚点实现高精度定位。
[0011]因此为了对定位目标的位置信息进行实时精准定位，本专利技术提供的技术方案如下：
[0012]第一方面，一种复杂环境下多源信号自适应融合定位的方法，具体步骤包括：
[0013]步骤S1：通过定位终端采集定位信号；
[0014]步骤S2：判断所述定位信号所在区域；
[0015]步骤S3：根据所述所在区域以及定位信号的强度变化，确定定位方法；
[0016]步骤S4：分别根据不同的定位方法采用不同定位算法机制解算所述定位信号，输出定位信息。
[0017]进一步地，所述判断所述定位信号所在区域包括：
[0018]当卫星数量大于等于4时，判断所述定位信号所在区域为卫星高信号区，否则为卫星低信号区；当5G通讯信号发送和接收的定位包功率高于100dBm时，判断所述定位信号所在区域为通讯高信号区，否则所述定位信号所在区域为通讯低信号区。
[0019]进一步地，所述根据所述所在区域以及定位信号的强度变化，确定定位方法，其中确定定位方法内容包括：
[0020]所述定位信号所在区域位于高信号区时，采用第一融合定位方法；
[0021]所述定位信号所在区域位于低信号区时，采用第二融合定位方法；
[0022]当定位信号强度发生变化时，所述定位信号所在区域位于高低信号区，首先采用第三融合定位方法，待所述定位信号强度稳定后再根据定位信号所在区域选择对应定位方法。
[0023]进一步地，所述第一融合定位方法包括：
[0024]通过建设北斗连续运行参考站接收定位信号；
[0025]通过设置线路中心，采用改正数算法对多个定位信号解算，输出改正数；
[0026]同时接收多类定位终端通过5G公网传输来的定位信号，经加入所述改正数解算后，得到终端北斗地基增强定位解算结果，即采用第一融合定位方法得到的定位信息。
[0027]进一步地，所述第二融合定位方法包括：
[0028]在低信号区通过UWB定位基站进行定位；利用TOA/TDOA定位方法，测量出不同基站与定位终端的传输时延差，并将所述传输时延差输入到观测方程中，得到第一定位结果；
[0029]通过定位终端内置的惯性测量单元中的加速计和陀螺仪测得加速度及角速度，推导出步长和航向，将所述步长和航向输入状态方程，得到第二定位结果；
[0030]将所述第一定位结果与第二定位结果进行加权融合，得到定位信息。
[0031]进一步地，所述TOA/TDOA定位方法为根据UWB信号在基站与UWB标签设备之间的传播速度和时间来计算两者之间的距离。
[0032]进一步地，所述第三融合定位方法包括：
[0033]定位终端通过5G、WIFI网络将定位信号发送至线路中心，所述线路中心结合定位信号和联合解算改正数进行CORS联合解算得到终端北斗地基增强定位解算结果；
[0034]所述线路中心保存所述终端超宽带UWB定位解算结果及所述终端北斗地基增强定位解算结果；
[0035]将所述终端超宽带UWB定位解算结果及所述终端北斗地基增强定位解算结果进行加权融合，得到定位信息。
[0036]第二方面，一种复杂环境下多源信号自适应融合定位系统，包括：线路中心、站点前置机、UWB定位基站、定位终端、北斗连续运行参考站；
[0037]所述北斗连续运行参考站通过专线与线路中心相连接，所述定位终端通过公网与所述线路中心相连接，所述定位终端通过UWB网与所述UWB定位基站相连接，所述UWB定位基站与所述站点前置机相连接，所述站点前置机与所述线路中心相连接。
[0038]进一步地，所述北斗连续运行参考站包括基准站、全球导航卫星系统接收机、射频线缆、避雷器。
[0039]进一步地，所述定位终端包括北斗芯片、GPS芯片，通信模块及UWB定位模块。
[0040]有益效果：
[0041]本专利技术提出了一种复杂环境下多源信号自适应融合定位方法和系统，实现了室内外的高精度定位，本专利技术系统架构简单，项目成本相对较低，实现了对定位目标的室内外无缝切换精确定位。
[0042]本专利技术附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术实践了解到。
附图说明
[0043]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0044]图1为本专利技术实施例所示的一种复杂环境下多源信号自适应融合定位的方法的流程示意图；
[0045]图2为本专利技术实施例所示的一种复杂环境下多源信号自适应融合定位的系统的架构示意图。
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂环境下多源信号自适应融合定位的方法，其特征在于，具体步骤包括：步骤S1：通过定位终端采集定位信号；步骤S2：判断所述定位信号所在区域；步骤S3：根据所述所在区域以及定位信号的强度变化，确定定位方法；步骤S4：分别根据不同的定位方法采用不同定位算法机制解算所述定位信号，输出定位信息。2.根据权利要求1所述的复杂环境下多源信号自适应融合定位的方法，其特征在于，所述判断所述定位信号所在区域包括：当卫星数量大于等于4时，判断所述定位信号所在区域为卫星高信号区，否则为卫星低信号区；当5G通讯信号发送和接收的定位包功率高于100dBm时，判断所述定位信号所在区域为通讯高信号区，否则所述定位信号所在区域为通讯低信号区。3.根据权利要求1所述的复杂环境下多源信号自适应融合定位的方法，其特征在于，所述根据所述所在区域以及定位信号的强度变化，确定定位方法，其中确定定位方法内容包括：所述定位信号所在区域位于高信号区时，采用第一融合定位方法；所述定位信号所在区域位于低信号区时，采用第二融合定位方法；当定位信号强度发生变化时，所述定位信号所在区域位于高低信号区，首先采用第三融合定位方法，待所述定位信号强度稳定后再根据定位信号所在区域选择对应定位方法。4.根据权利要求3所述的复杂环境下多源信号自适应融合定位的方法，其特征在于，所述第一融合定位方法包括：通过建设连续运行参考站接收定位信号；通过设置线路中心，采用改正数算法对多个定位信号解算，输出改正数；同时接收多类定位终端通过5G公网传输来的所述定位信号，经加入所述改正数解算后，得到终端北斗地基增强定位解算结果，即采用第一融合定位方法得到的定位信息。5.根据权利要求3所述的复杂环境下多源信号自适应融合定位的方法，其特征在于，所述第二融合定位方法包括：在低信号区通过UWB定位基站进行定位；利用TOA/TDOA定位方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张迪，张开婷，李宗平，崔闰虎，王欣，李强，
申请(专利权)人：全图通位置网络有限公司，
类型：发明
国别省市：