[发明专利]一种实现供应链物流园区室内外无缝定位的方法

权利要求书

1.一种实现供应链物流园区室内外无缝定位的方法，其特征在于：所述无缝定位的方法基于园区室内外人车定位系统垂直切换算法，包括以下步骤：

步骤一：构建硬件系统；采用北斗/GPS卫星定位系统硬件设备套件实现室外定位；而UWB包含的硬件设备无线发射芯片选用型号为DW1000，理论通信距离为CPU可以应用单片机完成数据分析和测算，应用SPI完成对DW1000模块的读写；在硬件的安装中，需要从系统的调试便利性、稳定有效的覆盖半径等方面考虑，确保硬件系统的运行质量能够满足相关要求；

步骤二：构建通信系统；通信系统有两种设计思路，其一为有线通信技术，该项技术依托于当地的北斗/GPS系统信号接收站，定点测量单位通过有线网络与当地观测站取得联系，获得待测点卫星系统获取的空间坐标；其二为无线通信系统，事实上在各类定位卫星系统运行中，都存在大量的地面观测站，常见的观测站为交通设备应用的观测站，这类观测站已经能够满足精度要求；在无线通信网络的应用中，能够将这种小型观测站的数据发送到数据处理和计算系统中；

步骤三：数据的获取及计算；在卫星系统运行中，已经建成了高精度算法，这类算法通过对4颗卫星的位置完成待测点的空间坐标计算；UWB系统的数据获取方式为通过分析信号传输中的时延完成直线距离计算，在该系统的数据获取中，需要进一步提高整个系统的运行精度，应用的方法为：测量多组数据，借助置信区间思想，选用精度最高的测量数据，将该组数据应用到后续的数据整合计算过程中，以确定整个系统的测量精度。

2.根据权利要求1所述的一种实现供应链物流园区室内外无缝定位的方法，其特征在于：所述步骤一中，卫星定位系统数据获取是在卫星定位系统的运行中，已经建成了高精度的算法，这类算法实际上通过对4颗卫星的位置确定，完成待测点的空间坐标计算，待测点的计算方程可按照以下形式表达：

S＝f(x，y，z，t)

其中S代表接收站监测到的卫星位置，x，y，z分别代表待测点的空间坐标，在本文的研究中，主要应用的坐标参数为x和y；t代表的意义为地面时钟和卫星时钟之间的误差；理论上认为，完成4颗卫星的监测即可获取各项参数，但在实际应用中，会应用自适应加权算法，逼近最精确的待测点坐标，这就要求接收机需要监测多组卫星的数据。

3.根据权利要求1所述的一种实现供应链物流园区室内外无缝定位的方法，其特征在于：所述步骤三中，UWB系统数据获取及计算是通过分析信号传输中的时延完成直线距离计算，在该系统的数据获取中，需要进一步提高整个系统的运行精度，应用的方法为：测量多组数据，借助置信区间思想，选用精度最高的测量数据，将该组数据应用到后续的数据整合计算过程中，以确定整个系统的测量精度。

4.根据权利要求1所述的一种实现供应链物流园区室内外无缝定位的方法，其特征在于：所述无缝定位的方法基于园区室内外人车定位系统融合算法，该融合算法采用改进抗差自适应卡尔曼滤波算法，由于北斗/GPS定位数据和UWB定位数据刷新率不同，定位系统需要进行数据判别与融合；数据判别需要先对北斗/GPS定位数据进行滤波处理并根据几何定位因子进行性能评估，然后对UWB数据进行误差判别评估；对于北斗/GPS和UWB的实时数据，从最优估计理论中的改进抗差自适应卡尔曼滤波算法出发，选取最优加权系数对数据进行融合；

联合北斗伪距方程、UWB距离方程，并将UWB基站的绝对坐标转换到CGCS2000坐标下，可得到一个超定方程组：

其中，ρsi对为卫星伪距观测值；xsi，ysi，zsi为卫星坐标；x,y,z为待求位置坐标；c为光速；dtr为接收机的钟差，Wi为表示由卫星钟差，电离层延迟、对流层延迟引起的综合误差；ρuj为UWB距离观测值；xuj，yuj，zuj为UWB基站坐标；vj为表示由UWB测距引起的综合误差；

一般的最优估计算法前提是测量方程是线性方程，设b＝c*dt_r，真实位置X＝[x,y,z,b]^T，位置估值X＝[x₀,y₀,z₀,b₀]^T采用Taylor展开并去除二阶以上高次项，对方程进行线性化处理；

可得：

写成矩阵形式：AδX＝B

其中：

利用观测方程和测量数据进行加权最小二乘法WLS解算，可得：

δX＝(A^TPA)^-1A^TPB

其中P为观测权阵，其值可分别由北斗、UWB的定位误差经验值确定；关于权阵中的权重因子，由于在室内外定位的过渡区域北斗卫星和UWB信号同时存在；其中UWB的测距精度比北斗伪距观测值精度更高；因此通过抗差自适应卡尔曼滤波算法选取较为精准的数据，以确定单个UWB和北斗卫星数据的权重；

则当前移动端的位置坐标为

把求解的X作为初始值进行迭代计算，直至所得的δX小于所设阀值；最后通过坐标转化为大地坐标系中。