[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

说明书

本发明公开了一种带观测时滞的室内行人定位EFIR数据融合系统及方法，包括：通过UWB目标节点获取其与UWB参考节点之间的到达时刻，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。将获取到的距离信息作为观测量输入到EFIR滤波器，通过EFIR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。本发明有益效果：EFIR滤波器以目标行人在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定位模型进行数据融合，减少了由于UWB无线数据传输造成的数据采集延时对系统定位精度的影响。

技术领域

本发明涉及复杂环境下组合定位技术领域，尤其涉及一种带观测时滞的室内行人定位EFIR数据融合系统及方法。

背景技术

近年来，行人导航(Pedestrian Navigation,PN)作为导航技术应用的新兴领域，正越来越受到各国学者的重视，并逐渐成为该领域的研究热点。然而在隧道、大型仓库、地下停车场等室内环境下，外界无线电信号微弱、电磁干扰强烈等因素都会对目标行人导航信息获取的准确性、实时性及鲁棒性有很大影响。如何将室内环境下获取的有限信息进行有效的融合以消除室内复杂环境影响，保证行人导航精度的持续稳定，具有重要的科学理论意义和实际应用价值。

在现有的定位方式中，全球卫星导航系统(Global Navigation SatelliteSystem,GNSS)是最为常用的一种方式。虽然GNSS能够通过精度持续稳定的位置信息，但是其易受电磁干扰、遮挡等外界环境影响的缺点限制了其应用范围，特别是在室内、地下巷道等一些密闭的、环境复杂的场景，GNSS信号被严重遮挡，无法进行有效的工作。近年来，UWB(Ultra Wideband)以其在复杂环境下定位精度高的特点在短距离局部定位领域表现出很大的潜力。学者们提出将基于UWB的目标跟踪应用于GNSS失效环境下的行人导航。这种方式虽然能够实现室内定位，但是由于室内环境复杂多变，UWB信号十分容易受到干扰而导致定位精度下降甚至失锁；与此同时，由于UWB采用的通信技术通常为短距离无线通信技术，因此若想完成大范围的室内目标跟踪定位，需要大量的网络节点共同完成，这必将引入网络组织结构优化设计、多节点多簇网络协同通信等一系列问题。因此现阶段基于UWB的目标跟踪在室内导航领域仍旧面临很多挑战。

发明内容

本发明的目的就是为了解决由于UWB无线数据传输造成的数据采集延时对系统定位精度的影响，提供了一种带观测时滞的室内行人定位EFIR数据融合系统及方法，该系统及方法以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定位模型进行数据融合，减少了由于UWB无线数据传输造成的数据采集延时对系统定位精度的影响。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种带观测时滞的室内行人定位EFIR数据融合系统，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。

进一步地，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。

一种带观测时滞的室内行人定位EFIR数据融合方法，包括：