[发明专利]基于合作型博弈的UWB和惯性导航的室内行人定位方法

权利要求书

1.一种基于合作型博弈的UWB和惯性导航的室内行人定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)构建室内行人定位系统：

构建包括超宽带无线通信UWB基站和N个行人A＝{A_n,1≤A_n≤N}的室内行人定位系统，每个行人A_n携带的定位终端为B_n，定位终端B_n包括单片机C_n以及通过单片机控制的UWB定位信标D_n和惯性传感器E_n，其中N≥1，A_n表示第n个行人；

(2)确定合作型博弈的参与者和参与者的收益函数，以及博弈策略：

(2a)确定单片机利用UWB定位信标接收的UWB基站发送的短脉冲信号的脉冲飞行时间和脉冲到达角度对室内行人进行的UWB定位为合作型博弈的第一参与者，单片机利用惯性传感器接收的包括行人运动加速度信息和角速度信息的行人姿态信息对室内行人进行的惯导定位为合作型博弈的第二参与者；

(2b)确定合作型博弈的第一参与者和第二参与者的收益函数分别为f(p)和g(k) ：

g(k)＝-0.058k+1

其中，p表示UWB基站发送的短脉冲信号的信号强度，d表示UWB基站的额定最高信号强度，k表示单片机的运行时间；

(2c)确定第一参与者和第二参与者同时参与定位的策略为第一博弈策略S₁，第一参与者参与定位的策略为第二博弈策略S₂，第二参与者参与定位的策略为第三博弈策略S₃；

(3)UWB定位信标D_n和惯性传感器E_n接收信息：

每个UWB定位信标D_n通过单片机C_n的控制，接收k_l时刻UWB基站发送的脉冲信号强度为脉冲飞行时间为和脉冲到达角度为的短脉冲信号每个惯性传感器E_n通过单片机C_n的控制，接收k_l时刻行人A_n的包括运动加速度和角速度的姿态信息其中k_l表示第l个时刻；

(4)单片机C_n计算不同博弈策略下A_n的定位结果：

单片机C_n计算第一博弈策略S₁下A_n的定位结果：单片机C_n采用基于到达时间TOA定位法，通过UWB定位信标D_n接收的短脉冲信号的和计算行人A_n的位置并将作为观测值，同时采用航迹推算算法，通过惯性传感器E_n接收的姿态信息计算行人A_n的位置并将作为估计值，然后采用卡尔曼滤波方法对和进行融合，得到行人A_n的所在位置

单片机C_n计算第二博弈策略S₂下A_n的定位结果：单片机C_n采用航迹推算算法，通过惯性传感器E_n接收的姿态信息计算行人A_n的位置

单片机C_n计算第三博弈策略S₃下A_n的定位结果：单片机C_n采用TOA定位法，通过UWB定位信标D_n接收的短脉冲信号的和计算行人A_n的位置

(5)单片机C_n计算合作型博弈参与者双方的各自收益：

单片机C_n采用收益函数f(p)，并通过k_l时刻UWB定位信标D_n接收的短脉冲信号的强度计算第一参与者的收益同时采用收益函数g(k)计算第二参与者的收益g(k_l)：

g(k_l)＝-0.058k_l+1；

(6)单片机C_n获取A_n的最终定位结果：

单片机C_n计算第一博弈策略S₁、第二博弈策略S₂和第三博弈策略S₃下合作型博弈的收益和并将和中最大值R对应的博弈策略下行人A_n的位置作为A_n的最终定位结果，即若A_n的最终定位结果为若A_n的最终定位结果为若A_n的最终定位结果为其中：

2.根据权利要求1所述的基于合作型博弈的UWB和惯性导航的室内行人定位方法，其特征在于，步骤(4)中所述的单片机C_n计算第一博弈策略S₁下A_n的定位结果，其中的行人A_n的位置行人A_n的位置和行人A_n的所在位置的计算公式分别为：

其中，c₀为短脉冲信号在空气中的传播速度，(x₀，y₀)为UWB基站的坐标，为k_l时刻的卡尔曼增益，H为卡尔曼滤波的观测矩阵。