【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及uwb数字车钥匙的，尤其涉及一种多锚点架构下的uwb数字钥匙定位方法及系统。
技术介绍
1、uwb数字钥匙，即利用uwb超宽带技术的精准定位、高安全等特性，让以智能手机为代表的智能终端能够以一种较为安全的方式存储、验证和共享车辆的数字秘钥，进而实现无钥匙进入和启动、个性化车辆设置及adas相关功能，提升用车便捷性。uwb作为无线通信的主流方式之一，无法避免其局限性，即当无线信号遇到障碍物，尤其是金属材料时会造成信号损耗，严重时可导致信号传输中断，定位效果差，所以uwb数字钥匙整车多锚点架构能够保证uwb信号在车辆附近位置的全覆盖。
2、但是仅仅实现信号全覆盖对于实现uwb数字钥匙系统的精确定位是远远不够，有诸多因素会影响到系统的定位精度，例如：(1)传播距离较远时，信号的多径干扰会影响信号时间戳的捕获；(2)uwb传感器芯片作为一种物理器件，本身存在观测噪声，其传感器输出值不可信；(3)受限于芯片存储器字长和浮点值长度不一致的情况，传统三点定位法会大大丧失精度。基于此，寻求一种多锚点架构下的uwb数字钥匙定位方法及系统具有重要的现实意义。
3、例如申请号为202310477622.2的专利技术专利公开了一种基于超宽带的车内外判断及车内位置判断方法，属于超宽带通信
，包括以下步骤：步骤1、数据预处理：对于车内外判断算法，输入信息包括每个基站的测距结果和每个基站的接收信号强度；步骤2、特征提取与计算：提取五个基站输出的能量信息与测距信息，计算车内外判断与车中位置判断算法需要的特征；步骤3、
技术实现思路
1、针对现有定位方式精准度较低的技术问题，本专利技术提出一种多锚点架构下的uwb数字钥匙定位方法及系统，将卡尔曼滤波算法和改进的加权质心算法应用于钥匙定位，大大提高了uwb数字钥匙系统定位系统的精度和稳定性。
2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种多锚点架构下的uwb数字钥匙定位方法，具体步骤为：
3、s1：利用uwb数字钥匙和汽车锚点完成初步测距，得到初步测距值；
4、s2：利用卡尔曼滤波算法对初步测距值进行滤波去噪，得到各个锚点去噪后的测距值；
5、s3：依据各个锚点去噪后的测距距离在各个锚点处作测距圆，估计uwb数字钥匙的可能性区域；
6、s4：利用测距圆位置关系计算各个测距圆之间的交点坐标；
7、s5：采用改进的加权质心算法在相交区域逼近uwb数字钥匙的真实位置。
8、步骤s1所述得到初步测距值的具体方法为：
9、s11：利用uwb数字钥匙发送一个sp0帧到汽车被覆盖到的三个锚点，三个锚点为一个主锚点和两个从锚点，sp0帧包含uwb数字钥匙系统的定位配置信息。
10、s12：uwb数字钥匙以时间段ts为周期向汽车锚点发送poll帧；
11、s13：汽车的主锚点和被覆盖的从锚点接收到uwb数字钥匙发送的poll帧后向uwb数字钥匙返回一个rsp帧，当所有均完成rsp帧的发送后，uwb数字钥匙发送final帧到汽车的主锚点和被覆盖的从锚点。
12、s14：uwb数字钥匙发送final data帧到车端的每个锚点，此时一个测距会话完成，依据tof飞行时间方法完成初步测距。
13、步骤s2所述得到各个锚点去噪后的测距值的具体方法为；
14、s21：在车辆完成初步测距后，判断该次测距是否为首次测量，若是，则对初始化卡尔曼参数进行缓存，若不是，则对实时卡尔曼参数进行缓存；
15、s22：利用状态矢量方程对先验状态量进行更新：
16、
17、其中，为先验状态量，a为状态转移矩阵，k为当前时刻，a为状态转移矩阵，k为当前时刻，b为控制变量矩阵，为k-1时刻的后验状态估计量，uk-1为k-1时刻的状态控制向量，k为当前时刻，当系统初始化时，k取值为0，每完成一次卡尔曼滤波过程，k以1的步长递增，直至系统关闭；
18、对协方差矩阵p进行更新：
19、
20、其中，q为信任矩阵，at为状态转移矩阵的转置，为为k时刻的先验估计协方差，pk-1为k-1时刻的后验估计协方差；
21、s23：对测距值进行更新：
22、
23、其中，c为观测转移矩阵，为k时刻的先验测量值；
24、s24：对卡尔曼增益参数进行更新：
25、
26、其中，kk为卡尔曼增益；
27、s25：对状态矢量进行更新：
28、
29、其中，i为单位矩阵；
30、s26：对测距值进行更新：
31、
32、输出滤波后的测距值：
33、
34、其中ds为测距值，s＝1、2、3，d1和d2为从锚点的测距值，d3为主锚点的测距值；
35、s27：从锚点在对原始测距值进行滤波去噪后，需调用can驱动程序将滤波后测距值传递至can总线，广播至主锚点进行接收，以便主锚点进行最后的钥匙定位，而主锚点只需将滤波后测距值缓存至ram中的变量即可。
36、所述状态转移矩阵协方差矩阵信任矩阵观测转移矩阵c＝[1 0]，噪声方差r＝0.4。
37、步骤s3所述估计uwb数字钥匙的可能性区域的具体方法为：
38、设主锚点坐标为(x3，y3)，主锚点的测距值为d3，以(x3，y3)为圆心，d3为半径作测距圆ⅰ；从锚点ⅰ坐标为(x1，y1)，从锚点ⅰ的测距值为d1，以(x1，y1)为圆心，以d1为半径作测距圆ⅱ；从锚点ⅱ的坐标为(x2，y2)，从锚点ⅱ的测距值为d2，以(x2，y2)为圆心，以d2为半径作测距圆ⅲ，测距圆ⅰ、测距圆ⅱ、测距圆ⅲ的交点为pos1、pos2和pos3，pos1、pos2和pos3所围成的区域即为可能性区域为a1。
39、步骤s4所述计算pos1坐标的具体方法为：
40、设交点pos1坐标(x1’，y1’)，将anchor2位置坐标(x2，y2)，anchor3位置坐标(x3，y3)代入：
41、a1＝2*d2*(x2-x3)，b1＝2*d2*(y2-y3)，
42、根据圆的参数方程和标准方程可得：a1*cosθ1+b1*sinθ1＝c1；
43、其中，θ1为交点pos1和anchor2的连线与x轴的夹角度数；
44、系数转本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多锚点架构下的UWB数字钥匙定位方法，其特征在于，具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的多锚点架构下的UWB数字钥匙定位方法，其特征在于，步骤S1所述得到初步测距值的具体方法为：
3.根据权利要求2所述的多锚点架构下的UWB数字钥匙定位方法，其特征在于，步骤S2所述得到各个锚点去噪后的测距值的具体方法为；
4.根据权利要求3所述的多锚点架构下的UWB数字钥匙定位方法，其特征在于，所述状态转移矩阵协方差矩阵信任矩阵观测转移矩阵C＝[1 0]，噪声方差R＝0.4。
5.根据权利要求2-4中任意一项所述的多锚点架构下的UWB数字钥匙定位方法，其特征在于，步骤S3所述估计UWB数字钥匙的可能性区域的具体方法为：
6.根据权利要求5所述的多锚点架构下的UWB数字钥匙定位方法，其特征在于，步骤S4所述计算Pos1坐标的具体方法为：
7.根据权利要求6所述的多锚点架构下的UWB数字钥匙定位方法，其特征在于，步骤S4所述计算Pos2坐标的具体方法为：
8.根据权利要求7所述的多锚点架构下的UWB数字钥匙定
9.根据权利要求8所述的多锚点架构下的UWB数字钥匙定位方法，其特征在于，步骤S5所述逼近UWB数字钥匙的真实位置的具体方法为：利用Pos1位置坐标(x1’，y1’)，Pos2位置坐标(x2’，y2’)，Pos3位置坐标(x3’，y3’)对UWB数字钥匙的位置进行计算，设UWB数字钥匙的位置坐标为(x，y)，将d1、d2、d3的倒数和作为锚节点的权值，基于改进的加权质心算法下的UWB数字钥匙的真实位置。
10.根据权利要求9所述的多锚点架构下的UWB数字钥匙定位方法，其特征在于，加权质心计算公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种多锚点架构下的uwb数字钥匙定位方法，其特征在于，具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的多锚点架构下的uwb数字钥匙定位方法，其特征在于，步骤s1所述得到初步测距值的具体方法为：
3.根据权利要求2所述的多锚点架构下的uwb数字钥匙定位方法，其特征在于，步骤s2所述得到各个锚点去噪后的测距值的具体方法为；
4.根据权利要求3所述的多锚点架构下的uwb数字钥匙定位方法，其特征在于，所述状态转移矩阵协方差矩阵信任矩阵观测转移矩阵c＝[1 0]，噪声方差r＝0.4。
5.根据权利要求2-4中任意一项所述的多锚点架构下的uwb数字钥匙定位方法，其特征在于，步骤s3所述估计uwb数字钥匙的可能性区域的具体方法为：
6.根据权利要求5所述的多锚点架构下的uwb数字钥匙定位方法，其特征在于，步骤s4所述计算pos1坐标的具体方法为...
【专利技术属性】
技术研发人员：王朝阳，郭得岁，李辉，梁梦颢，窦甲宸，徐圆，
申请(专利权)人：河南天海电器有限公司，
类型：发明
国别省市：
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