[发明专利]基于UWB测距的惯导定位系统

说明书

技术领域

本发明涉及惯导定位技术领域，具体地涉及一种基于UWB测距的惯导定位系统。

背景技术

目前在特警、武警等军事演习应用中，单兵在远距离及室内的位置及状态信息是后场指挥人员关注的一大重点，为了实现对作战人员的实时监控指挥，对定位系统及其技术也提出了更高层次的要求。

惯导系统是以陀螺和加速度计为敏感器件的导航参数解算系统，该系统根据陀螺的输出建立导航坐标系，根据加速度计输出解算出载体在导航坐标系中的速度和位置，属于一种推算导航方式。其中捷联式惯导系统(Strap-down Inertial Navigation System，简写SINS)是将加速度计和陀螺仪直接安装在载体上，然后根据导航参数进行相关导航计算，由于其具有可靠性高、功能强、重量轻、成本低、精度高以及使用灵活等优点，使得SINS已经成为当今惯导系统发展的主流。

目前相关技术中为了解决在封闭空间中，惯导传感器漂移和累计误差造成的长时间后位置信息严重失信的问题，申请人曾在2016年申请了名为“一种基于UWB测距的惯导原点定位方法及系统”的发明专利，可使得惯导初始化灵活、方便，在有多个惯导设备时，不需要保持多个惯导设备初始化时的一致性，可方便的适用于室内、室外各种环境，且能实时在后端观察作战人员位置。但本申请的发明人在实践该申请的过程中发现现有技术中至少存在以下缺陷，即由于该系统中携带惯导的作战人员所处环境是由2个可以随意放置的UWB锚节点所确定的，使得无法映射在卫星地图中确定作战人员的位置，一般需要指挥中心通过设置以使其与实际位置相吻合，操作较为复杂，并且还无法告知作战人员准确的方向。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种基于UWB测距的惯导定位系统，用以解决上述现有技术中所阐述的至少一个技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种基于UWB测距的惯导定位系统，该系统包括：UWB定位基站，布置在目标定位区域中，用于通过与由待定位对象所携带的UWB标签的通信交互及布置方式所确定的定位基站的相对位置来确定所述待定位对象的UWB相对定位数据；绝对位置确定基站，布置在所述UWB定位基站处，用于确定所述UWB定位基站的绝对位置；惯导定位模块，由所述待定位对象携带，用于确定所述待定位对象的惯导定位数据；协同定位模块，由所述待定位对象携带，用于根据所述UWB相对定位数据、所述惯导定位数据和所述UWB定位基站的相对位置及所述绝对位置确定所述待定位对象的绝对定位数据。

可选的，所述协同定位模块用于执行以下步骤来确定所述待定位对象的绝对位置：根据所述UWB定位基站的相对位置和所述UWB定位基站的绝对位置来确定所述待定位对象的UWB相对定位坐标系与绝对定位坐标系之间的第一关系；根据所述UWB相对定位数据和所述惯导定位数据来确定所述待定位对象的UWB相对定位坐标系与惯导定位坐标系的第二关系；基于所述第一关系和所述第二关系来根据所述惯导定位数据确定所述待定位对象在所述绝对定位坐标系的绝对定位数据。

可选的，所述绝对定位数据包含选自以下中的一者：GPS卫星系统定位数据、北斗卫星系统定位数据、伽利略卫星系统定位数据、格洛纳斯卫星系统定位数据。

可选的，该系统还包括后台指挥终端，所述后台指挥单元包括：累计误差校准模块，用于基于TDOA定位算法并利用来自所述UWB标签的所述时间戳信息来校准所述定位数据；地图显示模块，用于将校准后的所述定位数据作轨迹化处理，并在电子地图上展示经轨迹化处理之后的所述定位数据。

可选的，所述后台指挥单元和/或所述协同定位模块为包含选自以下中的一者或多者的具有远程通讯能力的便携式智能设备：笔记本电脑、平板电脑、手机。

可选的，所述UWB定位基站的数量多个，且分别布置在所述目标定位区域的不同位置以使得多个所述UWB定位基站所发射的UWB信号能够覆盖所述目标定位区域。

可选的，所述绝对位置确定基站包含：GPS-RTK基准站，设置在GPS信号强的地域，用来接收所述GPS-RTK基准站的GPS卫星的第一载波相位观测数据；多个GPS-RTK移动站，分别对应设置在所述多个UWB定位基站处，并分别用来接收所述第一载波相位观测数据和各自的所述GPS-RTK移动站的第二载波相位观测数据；其中，所述GPS-RTK移动站还用于根据所述第一载波相位观测数据和所述第二载波相位观测数据的相位差分观测值来确定所述GPS-RTK移动站的绝对位置。

可选的，所述UWB相对定位数据按照以下方式来计算：