] 最終所需要的天線群延遲參數(shù)為整個(gè)球面的群延遲參數(shù)，測(cè)量方法為，將所需要 測(cè)量的天線固定在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，分別測(cè)量空間直角坐標(biāo)系中兩個(gè)正交平面上的整個(gè)圓周的 群延遲參數(shù)，其測(cè)量間隔(每次旋轉(zhuǎn)的角度)的設(shè)定應(yīng)該與所使用的姿態(tài)傳感器的精度相匹 配，例如所使用的姿態(tài)傳感器的精度是5度，則測(cè)量間隔也應(yīng)該是5度。
[0029] 并將這些參數(shù)存儲(chǔ)為表，以備查表使用。
[0030] 表1:天線群延遲參數(shù)表示例(部分）

」 B，測(cè)重母?jìng)€(gè)播?的怔置以及大線妥念，開(kāi)仔儲(chǔ)爸用。
[0033] 表2:錨點(diǎn)位置以及天線姿態(tài)表示例
[0034]
[0035] 3,進(jìn)行室內(nèi)定位時(shí)，進(jìn)行以下操作：
[0036] 3.1在每次進(jìn)行標(biāo)簽與錨點(diǎn)之間的距離測(cè)量時(shí)，從標(biāo)簽處將標(biāo)簽的姿態(tài)參數(shù)傳輸 到錨點(diǎn)：
[0037] 具體實(shí)施時(shí)，可以在原本的標(biāo)簽通信控制程序基礎(chǔ)上改進(jìn)實(shí)現(xiàn)。
[0038] 原本的標(biāo)簽通信控制程序只是和錨點(diǎn)之間進(jìn)行測(cè)距報(bào)文的傳輸，以獲取標(biāo)簽與錨 點(diǎn)之間的距離。需要增加的是：
[0039] 在每次與錨點(diǎn)進(jìn)行距離測(cè)量的時(shí)候，從姿態(tài)傳感器獲取自身天線的姿態(tài)，并將姿 態(tài)參數(shù)傳輸?shù)藉^點(diǎn)；
[0040] 3.2在每次進(jìn)行標(biāo)簽與錨點(diǎn)之間的距離測(cè)量時(shí)，錨點(diǎn)接收標(biāo)簽的姿態(tài)參數(shù)并和標(biāo) 簽到本錨點(diǎn)的距離一起傳輸?shù)蕉ㄎ唤馑惴?wù)器：
[0041] 具體實(shí)施時(shí)，可以在原本的錨點(diǎn)通信控制程序基礎(chǔ)上改進(jìn)實(shí)現(xiàn)。
[0042]原本的錨點(diǎn)通信控制程序?qū)崿F(xiàn)的是與標(biāo)簽之間進(jìn)行測(cè)距報(bào)文的傳輸，以獲取標(biāo)簽 與錨點(diǎn)之間的距離，并將錨點(diǎn)與標(biāo)簽之間的距離傳輸?shù)蕉ㄎ唤馑惴?wù)器，由定位解算服務(wù) 器計(jì)算標(biāo)簽的位置。需要增加的是：
[0043] 在每次與標(biāo)簽進(jìn)行距離測(cè)量的時(shí)候，接收標(biāo)簽發(fā)來(lái)的姿態(tài)信息，并將姿態(tài)信息連 同距離信息一起轉(zhuǎn)發(fā)給定位解算服務(wù)器。
[0044] 3.3當(dāng)定位解算服務(wù)器進(jìn)行定位時(shí)，進(jìn)行初始解算，根據(jù)標(biāo)簽的粗略位置和姿態(tài)信 息，根據(jù)相應(yīng)錨點(diǎn)的位置以及錨點(diǎn)的天線姿態(tài)計(jì)算標(biāo)簽天線與每個(gè)錨點(diǎn)天線之間的相互方 向關(guān)系，根據(jù)關(guān)系查找天線群延遲參數(shù)表，對(duì)標(biāo)簽和各錨點(diǎn)的原始距離信息進(jìn)行修正，進(jìn)行 再次解算。
[0045] 將定位解算服務(wù)器的定位流程修改成如下流程：
[0046]當(dāng)收到定位標(biāo)簽和兩個(gè)以上錨點(diǎn)的原始距離信息DIScoast以及姿態(tài)信息后，即利 用這些距離信息進(jìn)行第一次定位解算(具體實(shí)施時(shí)可采用原有的定位解算算法），此時(shí)的距 離信息包含標(biāo)簽天線與錨點(diǎn)天線雙方的群延遲，因此只能得到定位標(biāo)簽的粗略位置。
[0047]然后根據(jù)標(biāo)簽的粗略位置和姿態(tài)信息，查找措施2中得到的表2并計(jì)算標(biāo)簽天線與 每個(gè)錨點(diǎn)天線之間的相互方向關(guān)系，根據(jù)這個(gè)關(guān)系，查找措施2中得到的表1，得到標(biāo)簽天線 與錨點(diǎn)天線之間的天線群延遲總量DLgrp，則，需要修正的距離DISdgrp = DLgrp X C，C是光 速。而錨點(diǎn)到標(biāo)簽的準(zhǔn)確距離013口^〇 = 0〇〇&81：-013(^印。天線群延遲總量01^印為標(biāo)簽天 線和此錨點(diǎn)天線在天線群延遲參數(shù)表中相應(yīng)方向的群延遲參數(shù)的總和。
[0048]用這個(gè)準(zhǔn)確距離DISprec再次進(jìn)行定位解算（具體實(shí)施時(shí)可采用原有的定位解算 算法），得到標(biāo)簽的準(zhǔn)確位置。
[0049]例如，定位標(biāo)簽測(cè)得的距離錨點(diǎn)1的原始距離為36.58米，距離錨點(diǎn)2的原始距離為 22.05米，距離錨點(diǎn)3的原始距離為14.71米，姿態(tài)為:0,0,0。
[0050]據(jù)此進(jìn)行第一次定位解算，得到標(biāo)簽的粗略位置為(20.50,30.30,4.10);
[0051 ]而標(biāo)簽相對(duì)于三個(gè)錨點(diǎn)的方位分別為：（近似到5度的整數(shù)倍，以便查表）
[0052] 錨點(diǎn)1:水平角30度，豎直角0度 [0053] 錨點(diǎn)2:水平角120度，豎直角0度 [0054] 錨點(diǎn)3:水平角225度，豎直角0度 [0055]三個(gè)錨點(diǎn)相對(duì)于標(biāo)簽的方位分別為：
[0056] 錨點(diǎn)1:水平角210度，豎直角0度 [0057] 錨點(diǎn)2:水平角300度，豎直角0度 [0058] 錨點(diǎn)3:水平角45度，豎直角0度
[0059]以標(biāo)簽天線與錨點(diǎn)1之間的距離為例，兩者之間的豎直角為零(在一個(gè)水平面上）， 而他們之間的水平角分別為30度和210度，經(jīng)查表1，得到天線在這兩個(gè)角度的群延遲量分 別為900ps和860ps，由于電磁波在錨點(diǎn)天線與標(biāo)簽天線之間傳輸?shù)臅r(shí)候，需要經(jīng)過(guò)這兩個(gè) 天線，因此原始距離信息DIScoast中包含了這兩個(gè)天線的群延遲，因此天線群延遲總量為 900+860 = 1670ps，造成的距離偏差為：
[0060] CX1760ps = 0.53 米 [0061 ] 則修正以后的距離為：
[0062] 36.58-0.53 = 36.06米
[0063]依次修正標(biāo)簽與三個(gè)錨點(diǎn)之間的距離，并用修正后的準(zhǔn)確距離重新計(jì)算位置，得 到修正以后的準(zhǔn)確坐標(biāo)(20.0，30.0，4.0 )，本次定位結(jié)束。
[0064]具體實(shí)施時(shí)，可采用以下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0065] 包括以下步驟，
[0066]步驟a，將各錨點(diǎn)發(fā)送的距離作為標(biāo)簽和各錨點(diǎn)的原始距離信息，進(jìn)行初始解算得 到標(biāo)簽的粗略位置；
[0067] 步驟b，根據(jù)步驟a所得標(biāo)簽的粗略位置和標(biāo)簽的姿態(tài)信息，提取預(yù)先測(cè)量所得相 應(yīng)錨點(diǎn)的位置以及錨點(diǎn)的天線姿態(tài)，計(jì)算標(biāo)簽天線與每個(gè)錨點(diǎn)天線之間的相互方向關(guān)系；
[0068] 步驟c，根據(jù)步驟b所得方向關(guān)系查找天線群延遲參數(shù)表，對(duì)標(biāo)簽和各錨點(diǎn)的原始 距離信息進(jìn)行修正；
[0069]步驟d，根據(jù)步驟c所得修正結(jié)果進(jìn)行再次解算，得到標(biāo)簽的修正后位置。
[0070] 具體實(shí)施時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可采用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)室內(nèi)定位。
[0071] 本發(fā)明提供了本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)的技術(shù)方案。以上實(shí)施例僅供說(shuō)明本發(fā)明 之用，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情 況下，還可以做出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于UWB定位系統(tǒng)的室內(nèi)定位方法，所述UWB定位系統(tǒng)包括錨點(diǎn)、標(biāo)簽以及定位 解算服務(wù)器，其特征在于:在每個(gè)需要定位的標(biāo)簽上分別安裝用于感知標(biāo)簽的天線姿態(tài)的 姿態(tài)傳感器， 預(yù)先測(cè)量標(biāo)簽和錨點(diǎn)分別所使用的天線的群延遲參數(shù)，得到天線群延遲參數(shù)表;實(shí)現(xiàn) 方式為，將天線固定在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，分別測(cè)量空間直角坐標(biāo)系中兩個(gè)正交平面上的整個(gè)圓 周的群延遲參數(shù)，測(cè)量間隔根據(jù)所使用的姿態(tài)傳感器的精度相應(yīng)設(shè)定，根據(jù)測(cè)量所得的群 延遲參數(shù)存儲(chǔ)得到天線群延遲參數(shù)表； 預(yù)先測(cè)量每個(gè)錨點(diǎn)的位置以及錨點(diǎn)的天線姿態(tài)并存儲(chǔ)； 進(jìn)行室內(nèi)定位時(shí)，進(jìn)行以下操作， 在每次進(jìn)行標(biāo)簽與錨點(diǎn)進(jìn)行距離測(cè)量的時(shí)候，標(biāo)簽從姿態(tài)傳感器獲取自身的姿態(tài)，并 將姿態(tài)參數(shù)傳輸?shù)藉^點(diǎn)； 在每次進(jìn)行標(biāo)簽與錨點(diǎn)之間的距離測(cè)量時(shí)，錨點(diǎn)接收標(biāo)簽的姿態(tài)參數(shù)并和標(biāo)簽到本錨 點(diǎn)的距離一起傳輸?shù)蕉ㄎ唤馑惴?wù)器； 當(dāng)定位解算服務(wù)器進(jìn)行定位時(shí)，執(zhí)行包括以下步驟， 步驟a，將各錨點(diǎn)發(fā)送的距離作為標(biāo)簽和各錨點(diǎn)的原始距離信息，進(jìn)行初始解算得到標(biāo) 簽的粗略位置； 步驟b，根據(jù)步驟a所得標(biāo)簽的粗略位置和標(biāo)簽的姿態(tài)信息，提取預(yù)先測(cè)量所得相應(yīng)錨 點(diǎn)的位置以及錨點(diǎn)的天線姿態(tài)，計(jì)算標(biāo)簽天線與每個(gè)錨點(diǎn)天線之間的相互方向關(guān)系； 步驟c，根據(jù)步驟b所得方向關(guān)系查找天線群延遲參數(shù)表，對(duì)標(biāo)簽和各錨點(diǎn)的原始距離 信息進(jìn)行修正； 步驟d，根據(jù)步驟c所得修正結(jié)果進(jìn)行再次解算，得到標(biāo)簽的修正后位置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于UWB定位系統(tǒng)的室內(nèi)定位方法，其特征在于:步驟c的實(shí)現(xiàn)方 式為，設(shè)查找得到標(biāo)簽天線與某錨點(diǎn)天線之間的天線群延遲總量DLgrp，則需要修正的距離 DISdgrp=DLgrp X C，C是光速，對(duì)標(biāo)簽和該錨點(diǎn)的原始距離信息進(jìn)行修正后的準(zhǔn)確距離 DISprec=Dcoast_DISdgrp〇
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于UWB定位系統(tǒng)的室內(nèi)定位方法，在每個(gè)需要定位的標(biāo)簽上分別安裝用于感知標(biāo)簽的天線姿態(tài)的姿態(tài)傳感器，預(yù)先測(cè)量標(biāo)簽和錨點(diǎn)分別所使用的天線的群延遲參數(shù)得到天線群延遲參數(shù)表，測(cè)量每個(gè)錨點(diǎn)的位置以及錨點(diǎn)的天線姿態(tài)并存儲(chǔ)；進(jìn)行室內(nèi)定位時(shí)，標(biāo)簽從姿態(tài)傳感器獲取自身的姿態(tài)，并將姿態(tài)參數(shù)傳輸?shù)藉^點(diǎn)，錨點(diǎn)接收標(biāo)簽的姿態(tài)參數(shù)并和距離傳輸?shù)蕉ㄎ唤馑惴?wù)器；當(dāng)定位解算服務(wù)器進(jìn)行定位時(shí)，進(jìn)行初始解算得到標(biāo)簽的粗略位置，根據(jù)粗略位置和標(biāo)簽的姿態(tài)信息計(jì)算標(biāo)簽天線與每個(gè)錨點(diǎn)天線之間的相互方向關(guān)系，查找天線群延遲參數(shù)表對(duì)標(biāo)簽和各錨點(diǎn)的原始距離信息進(jìn)行修正，再次解算得到標(biāo)簽的修正后位置。
【IPC分類】G01C21/20
【公開(kāi)號(hào)】CN105547297
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510920280
【發(fā)明人】張濤
【申請(qǐng)人】武漢大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月11日