[发明专利]一种基于卡尔曼滤波的超宽带室内定位系统及方法

说明书

本发明提供一种基于卡尔曼滤波的超宽带室内定位系统及方法。本发明系统，包括：DW1000测距模块、上位机、无线透明传输模块、OLED屏幕；上位机与DW1000测距模块、OLED屏幕通过SPI实现通信；本发明方法包括步骤S1：配置系统初始状态；步骤S2：DW1000测距模块进行超宽带测距，得到距离数据，并进行误差调整后传至上位机转化为位置坐标；步骤S3：将上述位置坐标作为状态量进行卡尔曼滤波，并进行图像绘制。本发明的技术方案解决了现有技术中采用UBW超宽带技术实现室内定位时，出现测距时，实际测距具有较大的误差导致结果波动较大的问题。本发明主要利用DW1000测距模块实现室内定位，并在基础的定位结果上加入卡尔曼滤波，增强了结果的稳定性，提供更准确的定位。

技术领域

本发明涉及超宽带室内定位技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于卡尔曼滤波的超宽带室内定位系统及方法。

背景技术

无线定位技术在人们的生产生活中占据着越来越重要的地位，如我们常用所熟知的GPS定位进行目的地导航、路线信息查询等，GPS属于室外定位技术，而如今人们对定位服务的需求的已经提高，更多地发展了室内定位技术，如移动机器人的使用，这就需要更高要求的无线定位技术。GPS的测距原理需要向卫星发送信号，由于室内环境较为复杂，建筑物墙壁的遮挡等因素会严重影响GPS的无线信号，因此GPS不适用于室内定位，进而衍生出了很多室内定位技术，如超声波、超宽带(UWB)、WIFI、ZigBee、蓝牙定位等。

UBW超宽带技术(Ultra-Wideband)是一种较为新兴的无线通信技术，它起源于20世纪五十年代末期，因其具有极大的带宽，能够在短距离内实现高速率的数据传输，其极低的发射功率也不会对其他的通信系统造成干扰，还具有较强的抗多径衰落能力、较高的时间分辨率、穿透力强、定位精较高、安全性高的优点，UWB被广泛应用于很多领域的室内定位应用中，具有很大的发展前景。但在采用UBW超宽带技术实现室内定位时，往往会出现测距时，实际测距具有较大的误差导致结果波动较大的问题。

发明内容

根据上述提出现有技术采用UBW超宽带技术实现室内定位时，往往会出现测距时，实际测距具有较大的误差导致结果波动较大的技术问题，而提供一种基于卡尔曼滤波的超宽带室内定位系统及方法。本发明主要利用DW1000测距模块实现室内定位，并在基础的定位结果上加入卡尔曼滤波，增强了结果的稳定性，提供更准确的定位。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于卡尔曼滤波的超宽带室内定位系统，包括：DW1000测距模块、上位机、无线透明传输模块、OLED屏幕；所述上位机与DW1000测距模块、OLED屏幕通过SPI实现通信；

所述DW1000测距模块用于超宽带测距；

所述无线透明传输模块用于将DW1000测距模块测得的距离数据传输至上位机；

所述STM32F405RGARM处理器用于接收串口数据、计算坐标点、对坐标位置进行卡尔曼滤波，进行图像绘制；

所述OLED屏幕用于根据指示灯的亮、灭、闪烁判断上电情况以及信号连通情况。

进一步地，所述DW1000测距模块采用对称双边双向进行测距。

本发明还提供了一种基于卡尔曼滤波的超宽带室内定位方法，包括如下步骤：

步骤S1：配置系统初始状态；

步骤S2：DW1000测距模块进行超宽带测距，得到距离数据，并进行误差调整后传至上位机转化为位置坐标；

步骤S3：将上述位置坐标作为状态量进行卡尔曼滤波，并进行图像绘制。

进一步地，所述步骤S1的具体步骤如下：