[发明专利]一种UWB高精度高效定位方法

权利要求书

1.一种在服务区的定位应用方法，其特征在于，包含以下步骤：

(a)假设UWB高精度导航定位服务的整体应用区域为S，在区域S中建立坐标基准；

(b)在S中布设初始的UWB高精度导航定位系统；测量各UWB基站天线中心坐标，并计算出各个从属基站相对于基准基站的相对时延；

(c)确定S中待定位的子区域S_i，判断是否需要在S_i中进行基站加密；若不需要，则完成在区域S_i内的导航定位工作；若需要，则进入步骤(d)；

(d)利用UWB定位标签测量静态控制点坐标，用以加密UWB基站；根据定位需求，在S_i中设计待加密UWB基站的布设位置，并在设计点位上安装流动UWB基站；

(e)利用在S_i区域内求得的静态标签坐标，根据流动UWB基站对定位标签的观测值，反算流动UWB基站的三维坐标及相对基准基站的时间延迟；

(f)将所述的流动UWB基站纳入原有的UWB基站网，达到对区域S_i的基站加密，以实现区域S_i的高精度导航定位服务；接下来令i＝i+1,以S_i+1为起始，重复步骤(c)、(d)、(e)，依次进行基站加密及标签定位，直到完成整体区域S中的导航定位工作。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取新增加密的UWB基站的三维坐标及相对时延后，即可将新增基站纳入到已有UWB基站系统中，实现流动基站快速加密，以完成该区域内的高精度导航定位服务；完成该区域内导航定位服务后，即可将流动基站拆下，再利用基站加密方式，根据定位需求在其他区域进行基站加密。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(e)中用来反算加密基站坐标的已知位置UWB定位标签至少为4个，加密基站坐标的计算方法为：

设有新增流动从属基站w,基准基站j,已知位置的标签k为1-4内的自然数，其差分后的观测方程为：

与步骤(c)不同，此时已知数为标签坐标，未知数为基站坐标；将方程(7)线性化，即将其中按泰勒级数在待加密的从属基站坐标初值(x^w0,y^w0,z^w0)处展开：

其中，(x^w0,y^w0,z^w0)为新增基站坐标初值,(x^j,y^j,z^j)为基准基站j坐标,(x_k,y_k,z_k)为标签坐标，为标签k和基站w、j之间的距离之差的初始值，和为线性化系数；

设标签个数为m，将差分观测方程(8)写成矩阵形式：

L＝Fδ+ε,Q_ε          (9)

其中，δ＝[δx δyδz δγ]^T,ε＝[ε₁,…,ε_n]^T；由于时延和系统误差均为常数，难以分离，故合并为一个未知数δγ；

利用最小二乘平差，可求得新增UWB基站的三维坐标及相对时延向量