【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及定位领域，尤其涉及一种适用于室内遮挡环境下的uwb高精度定位方法。
技术介绍
1、随着科技进步和对位置服务需求的增加，定位技术在技术手段、定位精度以及可用性等方面均取得了很大的飞越。在室外，全球导航卫星系统（gnss）在室外开放区域的定位方面取得了巨大成功，通过各种辅助技术已基本满足人们在室外场景中对位置服务的需求。但在占人们日常活动较多比重的室内环境下，由于空间环境遮挡会造成gnss信号衰减严重，使得gnss无法提供连续可靠的定位，特别在室内较深的区域，gnss信号甚至可能被完全阻断。因此，适用于室内环境特点的定位技术得到广泛的研究。
2、得益于电子制造工艺和通信技术的不断发展与普及，室内定位技术方式层出不穷。相比于其他射频定位技术，超宽带（ultra wideband, uwb）因自身具有纳秒级非正弦波窄脉冲的特性以及高速的数据传输，可实现厘米级的测距精度，同时，还具备穿透性强、功耗低、抗干扰能力强等诸多优点，因此，uwb定位技术成为了实现室内高精度定位的首选方案。
3、在面对室内复杂的空间结构和多变的空间环境，uwb会受到非视距（non-line-of-sight, nlos）和多径效应等多种因素影响，增长信号飞行时间，导致测距值产生严重误差，直接降低uwb定位精度。虽然常规会采用基于多传感器信息融合的方式来解决nlos问题，以在一定程度上提高定位精度，但是采用多个传感器进行融合无疑会增加设备的硬件成本，且从本质上并未解决uwb在nlos情况下的测距误差。
4、因此，如何降
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种适用于室内遮挡环境下的uwb高精度定位方法。
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种适用于室内遮挡环境下的uwb高精度定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
3、步骤1，在室内空间中预先部署多个uwb基站且获取该室内空间结构信息，以及将室内空间预定位置设置为坐标原点，绘制以该坐标原点为基准且反映该室内空间结构信息的室内空间二维平面图；
4、步骤2，利用全站仪打点的测量方法获取室内空间中已部署的各uwb基站相对于坐标原点的水平距离，并在室内空间二维平面图中分别标注出各uwb基站相对于坐标原点的坐标位置；
5、步骤3，建立能够区分已部署各uwb基站los区域和nlos区域的uwb基站los/nlos区域信息图谱；
6、步骤4，在定位过程中，根据针对定位终端在当前时刻的上一时刻的定位结果以及已建立的uwb基站los/nlos区域信息图谱，在室内空间中已部署的所有uwb基站中挑选出所有los基站，分别获取该所有los基站中每一个los基站的测距值；其中，los基站的测距值为los基站到定位终端在当前时刻所处位置的直线距离；
7、步骤5，构建针对抗差自适应扩展卡尔曼滤波的抗差自适应因子；
8、步骤6，利用获取的所有los基站的测距值以及构建的抗差自适应因子，构建抗差自适应扩展卡尔曼滤波模型；
9、步骤7，根据挑选出的所有los基站数量做出判断处理：
10、当所有los基站数量大于3时，利用构建的抗差自适应扩展卡尔曼滤波模型解算定位终端位置；否则，利用历史轨迹约束解算定位终端位置。
11、改进地，在所述适用于室内遮挡环境下的uwb高精度定位方法中，在步骤1中，所述室内空间结构信息的获取方式为卷尺测量方法或激光测距方法或激光雷达背包设备获取方法或点云建图方法。
12、再改进，在所述适用于室内遮挡环境下的uwb高精度定位方法中，所述uwb基站los/nlos区域信息图谱的建立过程包括如下步骤a1~ a5：
13、步骤a1，将所述室内空间二维平面图划分成若干所需要边长的小方格；其中，该室内空间二维平面图由划分的该若干小方格所组成；
14、步骤a2，将每一个小方格的四个顶点均作为采集点，且由所有的采集点形成对应该室内空间二维平面图的采集点集合；
15、步骤a3，以部署在所述室内空间中的任一个uwb基站为源点，对该源点利用射线法遍历采集点集合内的所有采集点；
16、步骤a4，由遍历的每一个采集点记录对应该uwb基站的uwb基站信息；其中，对应该uwb基站的uwb基站信息包括北向坐标、东向坐标和uwb基站的los/nlos信息，uwb基站为los基站则标记其los信息为1，uwb基站为nlos基站则标记其los信息为0；
17、步骤a5，对部署在所述室内空间中的所有uwb基站均执行步骤a3和步骤a4，且以记录的所有uwb基站信息形成的图谱作为所述uwb基站los/nlos区域信息图谱。
18、改进地，在所述适用于室内遮挡环境下的uwb高精度定位方法中，在步骤4中，所述los基站的挑选过程包括如下步骤b1~ b3：
19、步骤b1，以当前时刻的上一时刻解算出来的定位终端位置点作为圆心，以设定距离值作为半径，构建统计用圆形区域；
20、步骤b2，统计该统计用圆形区域内各uwb基站的los/nlos信息；
21、步骤b3，将统计用圆形区域内uwb基站的los信息为0的uwb基站排除，并将该统计用圆形区域内uwb基站的los信息为1的uwb基站均作为los基站。
22、改进地，在所述适用于室内遮挡环境下的uwb高精度定位方法中，所述抗差自适应扩展卡尔曼滤波模型的构建包括如下步骤c1~ c11：
23、步骤c1，设置针对扩展卡尔曼滤波的非线性状态估计方程和观测量的观测方程；其中；
24、非线性状态估计方程为：xk=fkxk-1+bkuk+wk；
25、其中，xk为k时刻的状态向量且二维定位结果中的状态向量xk为(xk,yk)，(xk,yk)表示k时刻解算出来的定位终端所处的定位位置，xk-1为k-1时刻的状态向量，fk为k时刻的状态转移矩阵，bk为k时刻的控制矩阵，uk为k时刻的控制向量，wk为在k时刻符合零均值且协方差矩阵为qk的正态分布过程噪声；
26、观测量的观测方程为：zk=hkxk+vk；
27、其中，zk为k时刻的观测向量，即uwb基站的测距值，hk为k时刻的观测矩阵，vk为在k时刻符合零均值且协方差矩阵为rk的正态分布观测噪声；
28、步骤c2，计算扩展卡尔曼滤波中非线性状态估计方程的状态转移矩阵以及观测方程的观测矩阵；其中：
29、fk=df/dx∣xk,k-1,uk；
30、hk=dh/dx∣xk,k-1；
31、其中，xk,k-1表示k-1时刻对k时刻状态的最佳估计，即解算出的定位终端在k-1时刻的最佳估计位置；f(·)表示非线性函数，h(·)表示非线性函数；
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【技术保护点】
1.一种适用于室内遮挡环境下的UWB高精度定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的适用于室内遮挡环境下的UWB高精度定位方法，其特征在于，在步骤1中，所述室内空间结构信息的获取方式为卷尺测量方法或激光测距方法或激光雷达背包设备获取方法或点云建图方法。
3.根据权利要求1所述的适用于室内遮挡环境下的UWB高精度定位方法，其特征在于，所述UWB基站LOS/NLOS区域信息图谱的建立过程包括如下步骤a1~ a5：
4.根据权利要求1所述的适用于室内遮挡环境下的UWB高精度定位方法，其特征在于，在步骤4中，所述LOS基站的挑选过程包括如下步骤b1~ b3：
5.根据权利要求1所述的适用于室内遮挡环境下的UWB高精度定位方法，其特征在于，所述抗差自适应扩展卡尔曼滤波模型的构建包括如下步骤c1~ c11：
6.根据权利要求5所述的适用于室内遮挡环境下的UWB高精度定位方法，其特征在于，所述稳健参数k0∈[2.5,3.5],所述稳健参数k1∈[3.5,4.5]。
7.根据权利要求1所述的适用于室内遮挡
...【技术特征摘要】
1.一种适用于室内遮挡环境下的uwb高精度定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的适用于室内遮挡环境下的uwb高精度定位方法，其特征在于，在步骤1中，所述室内空间结构信息的获取方式为卷尺测量方法或激光测距方法或激光雷达背包设备获取方法或点云建图方法。
3.根据权利要求1所述的适用于室内遮挡环境下的uwb高精度定位方法，其特征在于，所述uwb基站los/nlos区域信息图谱的建立过程包括如下步骤a1~ a5：
4.根据权利要求1所述的适用于室内遮挡环境下的uwb高精度定位方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：文学东，李俊峰，廖佳，张昊，陈立波，许建宣，林昀，李彬，陈屹，谢莉莉，李阳，
申请(专利权)人：宁波市阿拉图数字科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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