[发明专利]用于构建多墙体遮挡下超宽带测距误差模型的方法及系统

说明书

本发明公开了用于构建多墙体遮挡下超宽带测距误差模型的算法及系统，涉及无线电磁波传播及室内定位领域，通过建立两个UWB节点之间电磁波在X和Y方向上的几何关系模型，并结合菲涅尔公式，根据斯涅尔定律建立多变量非线性方程组，并求解得出穿墙误差值，最后再用穿墙误差值来修正测量值，得出最终的距离修正值，能够有效解决在墙体遮蔽下的测距误差较大的问题，提高测距精度。

技术领域

本发明涉及无线电磁波传播及室内定位领域，具体涉及用于构建多墙体遮挡下超宽带测距误差模型的方法及系统。

背景技术

随着社会经济发展及人民对生活质量的不断提高，在如资产跟踪、机器人服务、站点巡检、自主导航和环境辅助生活等各种测距技术的实际应用中，如何提升测距精度是亟待解决的问题。在户外环境中通常使用全球定位卫星(GPS)或北斗导航系统来获取被定位物体的精确位置信息。然而室内环境结构复杂，信号在传播中不仅受到众多小型障碍物(如桌椅、电视等)的干扰，甚至还存在众多固定墙壁对信号的直接阻挡，从而造成低信噪比(SNRs)和多径传播效应，导致这些高精度的定位系统在室内环境中失效。因此，各种室内定位技术已经不断被开发出来解决室内定位问题，其中包括Wi-Fi、蓝牙、RFID、Zigbee和超宽带方法。其中超宽带技术因具有良好的空间分辨率和抗多径误差的能力，而被广泛看好并采用。

但申请人发现现有超宽带技术在穿墙情况下，尤其是穿过多个墙体情况下的测距误差较大，采用穿壁误差模型算法虽然能够有效降低误差，但穿壁误差模型只能适应单一场景，即遮挡较少的场景，若场景的复杂程度加大，采用穿壁误差模型得出的测量值的误差显著增大，误差模型算法的稳定性较低。

发明内容

本发明目的在于提供用于构建多墙体遮挡下超宽带测距误差模型的方法及系统，适用于遮挡较多的复杂场景，能够解决复杂场景中测距精度的稳定性较差的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

用于构建多墙体遮挡下超宽带测距误差模型的方法，包括以下步骤：

S1：分别构建两个UWB节点之间电磁波在X和Y方向上的几何关系等式；

S2：根据斯涅尔定律，并结合S1中的所述X和Y方向上的几何关系等式，建立多变量非线性方程组；

S3：根据梯度下降法和牛顿迭代法求解S2中的所述多变量非线性方程，得出两个UWB节点之间的测距误差值；

S4：根据两个UWB节点间的测量值，结合S3中的所述测距误差值，得出两个UWB节点之间的测距修正值。