一种基于UWB和IMU的非视距误差补偿的室内定位方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114598990A(43)申请公布日2022.06.07(21)申请号202111573538.8G01C21/20(2006.01)(22)申请日2021.12.21(71)申请人杭州电子科技大学地址310018浙江省杭州市杭州经济开发区白杨街道2号大街1158号(72)发明人罗鹏浩张帆邹洪波孔亚广陈张平黄娜赵晓东(74)专利代理机构杭州杭诚专利事务所有限公司33109专利代理师刘正君(51)Int.Cl.H04W4/02(2018.01)H04W4/021(2018.01)H04W4/33(2018.01)G01C21/16(2006.01)权利要求书6页说明书20页附图5页(54)发明名称一种基于UWB和IMU的非视距误差补偿的室内定位方法及系统(57)摘要本发明公开了一种基于UWB和IMU的非视距误差补偿的室内定位方法，克服了现有技术中利用UWB和IMU进行室内定位时存在非视距误差的问题，包括下列步骤：将空旷的室内仓储环境划分为M个网格，在每个网格中进行数据信息的采集；在实际的室内仓储环境中，对AGV小车任一物流路径每一时刻进行数据信息采集；判断空旷的室内仓储环境和实际的室内仓储环境的一致性；根据判断结果，分情况计算k时刻待测目标的最终位置posk。还提供了一种基于UWB和IMU的非视距误差补偿的室内定位系统。缓解了非视距对误差带来的影响，提高定位精度，达到了在实际情况下灵活处理、优势凸显的作用。CN114598990ACN114598990A权利要求书1/6页1.一种基于UWB和IMU的非视距误差补偿的室内定位方法，其特征在于，它包括下列步骤：S1：将空旷的室内仓储环境划分为M个网格，在每个网格中进行数据信息的采集；S2：在实际的室内仓储环境中，对AGV小车任一物流路径每一时刻进行数据信息采集；S3：判断空旷的室内仓储环境和实际的室内仓储环境的一致性；S4：根据判断结果，分情况计算k时刻待测目标的最终位置posk。2.根据权利要求1所述的一种基于UWB和IMU的非视距误差补偿的室内定位方法，其特征在于，所述的步骤S1具体步骤为：S1.1：根据实际的空旷的室内仓储环境，在满足定位精度的条件下将其划分为M个网格；S1.2：将带有定位标签的AGV小车在每个网格中进行数据信息的采集和存储；S1.2.1：每个网格采集的数据信息表示为一组，一组数据信息包含每个基站的测距值、每个基站接收的信号强度值和UWB定位解算的坐标值；S1.2.2：定义第r组网格接收的信号强度信息基站的测距值分别为向量p'r，d'r以及坐+标值pos'r，其中{r|1≤r≤M，r∈N}，可表示为：Tp′r＝[p′1,r，p′2,r，…，p′n,r]Td′r＝[d′1,r，d′2,r，…，d′n,r]式中，n表示基站个数；S1.2.3：在M组网格中，分别设接收的信号强度集为P′M，测距集为D′M和坐标集为Pos′M，分别表示为：P'M＝[p'1p'2...p'r...p'M]D'M＝[d'1d'2...d'r...d'M]TPos'M＝[pos'1,pos'2,...pos'r,...pos'M]P'M、D'M、Pos'M分别存储了M组网格标签的数据信息。3.根据权利要求1或2所述的一种基于UWB和IMU的非视距误差补偿的室内定位方法，其特征在于，所述的步骤S2，进一步包括：每一时刻采集的数据信息包含每个基站的测距值、每个基站接收的信号强度值和UWB定位解算的坐标值；数据信息分别表示为：Tpk＝[p1,k，p2,k，…，pn,k]Tdr＝[d1,k，d2,k，…，dn,k]其中，pn,k、dn,k分别表示每个基站在该k时刻获取的信号强度值和测距值的数据信息，pk、dk分别表示一个向量为k时刻各基站所获得的信号强度向量和与标签的距离向量，为k时刻UWB定位解算获得的标签坐标值。4.根据权利要求1所述的一种基于UWB和IMU的非视距误差补偿的室内定位方法，其特征在于，所述的步骤S3中，判断空旷的室内仓储环境和实际的室内仓储环境的一致性：通过定义源信号强度变量源测距变量δr、源位置变量αr来评价实际仓储环境与空旷环境的标签UWB信息的一致性程度，其中：2CN114598990A权利要求书2/6页δr＝||dk‑d′r||αr＝||posk‑pos′r||；+定义一个新向量p′s，其中{s|1≤s≤M，s∈N}，满足：获取对应的向量d's、pos's和三个变量值δs、αs；+定义一个新向量d'l，{l|1≤l≤M，l∈N}，满足：获取对应的向量p'l、pos'l和三个变量值δl、αl；+定义一个新向量pos'z，{z|1≤z≤M，z∈N}，满足：获取对应的向量p'z、d'z和三个变量值αz、δz、5.根