[发明专利]一种基于超宽带的自主式三维反演定位方法

说明书

本发明公开了一种基于超宽带的自主式三维反演定位方法。在标签智能体移动过程中，以预定周期采集与各目标超宽带节点间的测距信息，以及标签智能体的运动信息；构建系统状态方程和系统观测方程，利用无迹卡尔曼滤波方法对系统状态空间模型进行解算，反演定位出各所述目标超宽带节点的位置，根据反演定位结果对标签智能体的运动轨迹进行校正。本发明可根据一个已知超宽带标签的运动信息和测量的距离信息，对多个未知目标超宽带节点进行反演定位，并可根据反演定位结果对智能体的运动轨迹进行预测校正。

技术领域

本发明涉及室内定位领域，尤其是一种基于超宽带的对三维空间中未知节点进行反演定位的解决方案。

背景技术

目前的大部分超宽带应用环境是已知室内环境，例如建筑内部、工厂仓库等，可以预先人为架设锚点，在此基础上通过多锚点对进入的标签进行定位。此类方案需要知晓室内的各锚点的位置，在不知晓各锚点位置的情况下，无法对标签进行定位。

CN113137967A公开的一种机器人定位方法、装置、机器人和可读存储介质，其机器人上的通信模块接收各个定位标签发送的脉冲信号，获取机器人和各个定位标签之间的相对距离和相对角度；获取所述机器人的惯性数据；根据惯性数据估计所述机器人在当前时刻的估计位姿；根据所述估计位姿中的估计角度和各个所述相对角度的比较结果从所述各个定位标签中确定预定第一数目个角度可靠标签；根据所述预定第一数目个角度可靠标签对应的相对距离和相对角度确定所述机器人在当前时刻的实际位姿。该方案即为典型的通过已知锚点对未知标签进行室内定位的方案，在锚点定位信息丢失时，无法实现对标签的定位。另外，也有通过在智能体上设置里程计/惯性导航模块来获得智能体的运动信息的应用，但里程计/惯性导航模块随着智能体运行时间的推移，会产生累计误差，即越往后，定位的偏差越大。

如何通过已知标签搜寻位置锚点，目前少见有相应的方案，但其对于灾害搜寻工作又有着重要的应用价值，因此，是值得研究的方向。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于超宽带的自主式三维反演定位方法，以实现在已知携带超宽带标签的智能体位置以及运动信息的情况下，对三维空间中未知的多个超宽带锚点的位置进行反演推算。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于超宽带的自主式三维反演定位方法，包括：

移动标签智能体，在所述标签智能体移动过程中，获取多个时刻下所述标签智能体与各目标超宽带节点间的测距信息，以及所述标签智能体的运动信息；

基于多个时刻下的所述测距信息和所述运动信息，反演定位出各所述目标超宽带节点的位置。

进一步的，方法还包括：根据各所述目标超宽带节点的位置，对所述标签智能体的运动轨迹进行校正。

进一步的，在所述标签智能体移动过程中，以固定周期获取所述测距信息和所述运动信息。

进一步的，所述基于多个时刻下的所述测距信息和所述运动信息，反演定位出各所述目标超宽带节点的位置，包括：

基于所述测距信息和运动信息构建系统状态空间模型；

通过无迹卡尔曼滤波方法对所述系统状态空间模型进行解算，反演定位出各所述目标超宽带节点的位置。

进一步的，所述通过无迹卡尔曼滤波方法对所述系统状态空间模型进行解算，包括：

计算系统状态空间模型中状态的采样sigma点；

根据计算的sigma点对状态进行一步预测；

对状态的一步预测值做UT变化；

根据UT变换值对系统状态空间模型的观测值进行更新；