[发明专利]一种融合加速度计和超宽带测距的定位方法

说明书

本发明公开了一种融合加速度计和超宽带测距的定位方法，具体包括以下步骤：S1采集加速度计数据及超宽带TOF测距值，并分别对三轴加速度计数据和超宽带TOF测距值其进行滤波去噪；S2利用波峰测频法对加速计数据进行步态检测，获得步态检测结果；S3结合步骤S2的步态检测结果和超宽带TOF测距值进行步长及方向搜索，然后综合步长和方向信息得到最终的定位结果。该融合加速度计和超宽带测距的定位方法有效地提高复杂环境的定位准确性及可靠性，同时简化了设备结构，降低了成本及功耗，进而提升了用户体验。

技术领域

本发明涉及无线通信及定位领域，尤其涉及一种融合加速度计和超宽带测距的定位方法。

背景技术

随着卫星定位导航技术的发展，基于位置服务的需求越来越强烈，人们对定位结果的准确性、可靠性和连续性的要求也与日俱增。然而，在位置服务中应用最为广泛的卫星定位系统，由于信号易受遮挡，卫星信号衰减严重，在室内环境及城市复杂环境下的定位应用受到了较大的限制。室内定位作为导航定位的“最后一公里”，近年已成为研究热点，也是导航与位置服务的核心问题。目前主流的室内定位技术包括：WIFI、蓝牙、RFID、UWB、惯性导航、地磁等，但是，每种定位方法在其精度、鲁棒性、成本、适用环境等方面各不相同。目前还没有一种单一的定位技术能够同时满足定位准确、实时、适应性强、可靠性高和成本低的特点。多传感器融合定位通过将各种独立的定位信息进行融合，达到信息互补和协同工作的效果，从而提高整个系统的定位性能。

据统计，人的一生当中80％的时间是待在室内，但GPS却不能在室内运作。出行导航、智能制造、智能服务等行业也亟待人们开始重新审视室内位置的价值。室内定位技术作为打开室内位置服务大门的钥匙，近年也越来越被重视。目前比较成熟的室内定位包括有超声波定位、UWB定位、惯导定位、射频识别(RFID)定位、蓝牙定位、WIFI定位等技术。相较于其他室内无线定位技术，WIFI有其独特的优势，WIFI热点遍布城市各个角落和楼区，由于其普遍存在性，使得其部署成本较低，硬件易于安装，易与智能手机结合定位，且其覆盖范围广、定位精度较高、易于实现，迅速成为了室内定位技术的研究热点。

目前基于UWB的定位技术由于其高精度的定位性能受到越来越多的关注，UWB定位通常采用基于到达时间差(TDOA)或到达时间(TOA)的定位算法，最小定位单元至少需要布设三个或四个定位基站，若范围较大，则需要按照最小单元进行扩展，范围越大部署成本越高，妨碍了其更广泛的应用。而基于惯性导航的定位方式无需部署任何信标节点，具有全天候、低成本等特征，其中行人PDR定位方法是目前研究较多的。由于PDR定位方法只能提供相对位置信息，定位误差会随着时间而累积，故需要绝对位置信息对其进行校正，将其与其他室内定位技术相结合能实现较高精度的定位。常用的PDR与超宽带融合的定位算法中，PDR算法需要加速度计、陀螺仪以及磁力计来进行辅助计算，对硬件要求较高，同时对设备的功耗影响较大。

因此，有必要开发一种简单可控且低功耗的融合加速度计和超宽带测距的定位方法来实现高性能的室内定位。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种融合加速度计和超宽带测距的定位方法，提高室内定位的准确性和可靠性，降低了超宽带基站(UWB基站)的部署成本以及融合定位标签端的成本和功耗，同时简化了配套设备的结构。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该融合加速度计和超宽带测距的定位方法，具体包括以下步骤：

S1：采集加速度计数据及超宽带TOF测距值，并分别对三轴加速度计数据和超宽带TOF测距值进行滤波去噪；

S2：利用波峰测频法对加速计数据进行步态检测，获得步态检测结果；

S3：结合步骤S2的步态检测结果和超宽带TOF测距值进行步长及方向搜索，然后综合步长和方向信息得到最终的定位结果。