[发明专利]基于UWB传感器作为轨道信标对GPS和惯性导航系统矫正的悬挂式轨道车的定位方法

权利要求书

1.一种基于UWB传感器作为轨道信标对GPS和惯性导航系统矫正的悬挂式轨道车的定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在轨道车上安装GPS定位系统、惯性导航系统和UWB定位系统，GPS定位系统，惯性导航系统和UWB定位系统均与车载控制器相连；本车定位信息传送至车载控制器，车载控制器通过无线通信装置获取前车的定位信息，通过本车定位信息和前车定位信息实现轨道车间测距与自动驾驶；

(2)车载GPS定位系统与基站构成DGPS，在有卫星信号的条件下获得亚米级以下定位精度；

(3)轨道车安装惯性导航系统，通过测量车辆的加速度、角速度、地磁信息解算得到轨道车的位置信息；

(4)UWB定位系统由安装在轨道车上的UWB读取器和安装在轨道上的UWB信标构成，车载控制器获取UWB定位信息后，矫正GPS定位系统定位信息和惯性导航系统定位信息。

2.如权利要求1所述的基于UWB传感器作为轨道信标对GPS和惯性导航系统矫正的悬挂式轨道车的定位方法，其特征在于，步骤(4)中，UWB信标安装位置固定，UWB信标中包含位置信息和轨道方向信息，当轨道车驶入UWB信标有效识别范围后，通过车载UWB定位系统获得车辆与固定的UWB信标之间的距离和方向，从而获得车辆的定位信息。

3.如权利要求1所述的基于UWB传感器作为轨道信标对GPS和惯性导航系统矫正的悬挂式轨道车的定位方法，其特征在于，步骤(4)中，当卫星信号衰减或受遮挡时，车载控制器接收到UWB定位信息和惯性导航系统定位信息，通过对UWB定位信息和惯性导航系统定位信息加权进行矫正；当卫星信号良好时，车载控制器接收到UWB定位信息，GPS定位信息和惯性导航系统定位信息，通过粒子滤波器进行数据融合，提高系统整体定位精度。

4.如权利要求1所述的基于UWB传感器作为轨道信标对GPS和惯性导航系统矫正的悬挂式轨道车的定位方法，其特征在于，步骤(4)中，当轨道车行驶至UWB信标所处位置时，两者距离最短，信号强度最强，使用该位置的UWB定位信息更新惯性导航系统初始位置信息。

5.如权利要求1所述的基于UWB传感器作为轨道信标对GPS和惯性导航系统矫正的悬挂式轨道车的定位方法，其特征在于，步骤(4)中，当GPS信号无效时，对UWB定位信息和惯性导航系统定位信息进行加权得到较为准确的定位结果，加权后的定位结果p＝αpUWB+βpINS，其中pUWB和pINS分别为UWB定位系统和惯性导航系统的定位结果，α，β为加权系数，根据实际环境因素调整，且α+β＝1。

6.如权利要求1所述的基于UWB传感器作为轨道信标对GPS和惯性导航系统矫正的悬挂式轨道车的定位方法，其特征在于，步骤(4)中，当GPS信号有效时，车载控制器运行粒子滤波器算法，对UWB定位信息，GPS定位信息和惯性导航定位信息进行多传感器的数据融合；粒子滤波器基于蒙特卡洛方法的，粒子滤波器对任意分布噪声都适用，并能够很好地融合不同传感器的数据；粒子滤波器算法具体包括以下步骤：(1)粒子集初始化，k＝0：对于i＝1,2,…,N，由先验概率p(x0)生成采样粒子(2)对于k＝1,2,…，循环执行以下步骤：

重要性采样：对于i＝1,2,…，N，从重要性概率密度中生成采样例子计算粒子权重其中p(x)为粒子概率密度函数，q(x)为重要性函数，Y为测量数据，并进行归一化得到

重采样：对粒子集进行重采样，重采样后的粒子集为

输出：计算k时刻的状态估计值：