[发明专利]基于UWB双标签的航向计算及其性能分析方法

说明书

本发明公开了一种基于UWB双标签的航向计算及其性能分析方法，包括：步骤1，对双标签到至少三个基站之间的距离分别进行测算；步骤2，基于UKF算法建立UWB系统的定位解算模型；步骤3，依据步骤1所得的各个距离，结合步骤2所得的定位结算模型获取双标签道位置；步骤4，建立基于UWB双标签道航向解算模型，利用双标签的位置信息进行运动载体的航向解算。本发明通过构建基于UWB双标签的航向解算模型，将双标签间隔一定距离安装在运动目标的中轴线上，利用UWB定位系统在室内环境下的定位信息，解算适用于惯导的航向信息，提高惯导系统室内定位性能，满足运动目标在复杂室内环境下的运动需求。

技术领域

本发明属于导航技术等领域，具体涉及一种基于UWB双标签的航向解算方法。

背景技术

室内定位在公共安全、资产管理、智能交通、社交网络等具有广泛的应用前景。随着人们对基于位置服务的需求日益迫切，开展室内定位研究，更显出它的重要性和紧迫性。

然而，室内环境复杂、多变，到目前为止室内定位问题依然没有提出一种普适的解决方案。UWB具有极大的带宽，超高精度的时间分辨率，良好的抗多径干扰，测距精度可达厘米级，与其他定位技术相比优势明显。但由于信号体制特性，UWB室内定位系统受非视距干扰严重。惯性导航系统具有自主性、抗干扰性、隐蔽性等优势，使其成为军事上一种必要的导航手段，在环境复杂的室内定位中也显得尤为重要，但误差随时间积累。UWB与惯性组合可以实现优势互补，是一种有效的室内定位方法。但室内环境复杂、多变等特点使得现有组合系统主要存在以下两个问题：

1、给定初始航向误差较大。这是因为室内环境复杂，尤其是在封闭金属环境下，磁场易受干扰，进而影响给定的初始航向误差较大，降低室内定位精度。

2、惯导解算过程中输出航向误差较大。这是因为室内环境复杂，地磁易受干扰，加之MEMS惯性器件精度受限，长时间惯导解算输出的航向误差较大。

发明内容：

为了克服上述背景技术的缺陷，本发明提供一种基于UWB双标签的航向计算及其性能分析方法，应用于室内惯导系统导航解算模块中，保证惯导定位精度。

为了解决上述技术问题本发明的所采用的技术方案为：

一种基于UWB双标签的航向计算及其性能分析方法，包括：

步骤1，对双标签到至少三个基站之间的距离分别进行测算；

步骤2，基于UKF算法建立UWB系统的定位解算模型；

步骤3，依据步骤1所得的各个距离，结合步骤2所得的定位结算模型获取双标签道位置；

步骤4，建立基于UWB双标签道航向解算模型，利用双标签的位置信息进行运动载体的航向解算。

较佳地，步骤1对双标签到至少三个基站之间的距离分别进行测算的具体方法包括：

步骤11，标签向基站发送一个带有标识和时间戳的数据包，基站接收数据包并记录当前时刻；

步骤12，基站向标签发送一个带有标识和时间戳的数据包，标签接收数据包并记录当前时刻；

步骤13，标签再向基站发送一个带有标识和时间戳的数据包，基站接收数据包之后进行信号飞行时间T_prop计算：

其中T_round1为标签信号往返时间，T_round2为基站信号往返时间， T_reply1为基站信号回复时间，T_reply2为标签信号回复时间，

步骤14，标签到基站之间的距离r为：

r＝c×T_prop