[发明专利]一种带观测时滞的室内行人定位EFIR数据融合系统及方法

权利要求书

1.一种带观测时滞的室内行人定位EFIR数据融合系统，其特征在于，包括：

UWB目标节点：用于测量UWB定位标签与UWB参考节点之间的距离信息；

UWB参考节点：预先放置在设定的位置，便于测量与定位标签之间的距离；

数据处理系统：用于对采集到的传感器数据进行数据融合；

所述UWB目标节点固定在行人的身体上，所述UWB参考节点设置在任意位置，所述UWB目标节点与数据处理系统连接；

所述数据处理系统包括EFIR滤波器，通过所述EFIR滤波器对UWB目标节点获取的其与UWB参考节点之间的距离信息进行数据融合，最终得到目标行人的最优位置信息预估，具体为：

(1)以目标行人在k和k-1时刻在东向和北向的位置和速度作为状态量，以UWB定位标签测量得到的k-1时刻参考节点与定位标签之间的距离作为系统观测量，构建UWB定位模型；

所述扩展有限状态响应滤波器的状态方程为：

其中，分别为非时滞模型下k时刻、k-1时刻和k-2时刻的状态向量，为非时滞模型下k时刻的系统矩阵；

所述扩展有限状态响应滤波器的观测方程为：

其中，(d_1,k-1,d_2,k-1,d_3,k-1,d_4,k-1)分别为通过UWB目标节点获取到的k-1时刻到UWB参考节点的距离信息，为系统k时刻的观测噪声；i＝1,2,3,4为在k-1时刻参考节点i的东向位置；i＝1,2,3,4为在k-1时刻参考节点i的北向位置；为关于的函数；为k时刻带观测时滞模型下的观测向量；

(2)通过UWB目标节点获取其与UWB参考节点之间的到达时刻TOA，并通过TOA-距离模型得到UWB参考节点与目标节点之间的距离信息；

(3)将获取到的距离信息作为观测量输入到扩展有限状态响应滤波器，通过扩展有限状态响应滤波器进行数据融合，并对目标行人的位置信息进行预估，最终得到当前时刻的行人最优的位置信息。

2.一种带观测时滞的室内行人定位EFIR数据融合方法，基于权利要求1所述的一种带观测时滞的室内行人定位EFIR数据融合系统实现，其特征在于，包括：

(1)以目标行人在k和k-1时刻在东向和北向的位置和速度作为状态量，以UWB定位标签测量得到的k-1时刻参考节点与定位标签之间的距离作为系统观测量，构建UWB定位模型；

所述扩展有限状态响应滤波器的状态方程为：

其中，分别为非时滞模型下k时刻、k-1时刻和k-2时刻的状态向量，为非时滞模型下k时刻的系统矩阵；

所述扩展有限状态响应滤波器的观测方程为：

其中，(d_1,k-1,d_2,k-1,d_3,k-1,d_4,k-1)分别为通过UWB目标节点获取到的k-1时刻到UWB参考节点的距离信息，为系统k时刻的观测噪声；i＝1,2,3,4为在k-1时刻参考节点i的东向位置；i＝1,2,3,4为在k-1时刻参考节点i的北向位置；为关于的函数；为k时刻带观测时滞模型下的观测向量；

(2)通过UWB目标节点获取其与UWB参考节点之间的到达时刻TOA，并通过TOA-距离模型得到UWB参考节点与目标节点之间的距离信息；

(3)将获取到的距离信息作为观测量输入到扩展有限状态响应滤波器，通过扩展有限状态响应滤波器进行数据融合，并对目标行人的位置信息进行预估，最终得到当前时刻的行人最优的位置信息。

3.如权利要求2所述的一种带观测时滞的室内行人定位EFIR数据融合方法，其特征在于，所述非时滞模型下k时刻的系统矩阵具体为：

其中，(P_East,k,P_North,k)、(P_East,k-1,P_North,k-1)分别为k时刻和k-1时刻目标行人在东向和北向的位置；(V_East,k,V_North,k)、(V_East,k-1,V_North,k-1)分别为k时刻和k-1时刻目标行人在东向和北向的速度；T为采样时间；为非时滞模型中k-1时刻的系统噪声。