申请/专利权人：太原理工大学

申请日：2022-01-17

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN114526737B

主分类号：G01C21/20

分类号：G01C21/20;G01S19/46;G01S5/02;G01C5/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2022.06.10#实质审查的生效;2022.05.24#公开

摘要：本发明属于定位导航技术领域，具体是一种基于GNSSUWBDBA融合的室内外无缝切换定位方法。包括S1：室内环境通过UWB和DBA组合实现三维定位；S2：室内外无缝切换场景通过GNSS、UWB和DBA多源传感器组合实现三维定位；S3：室外环境采用GNSS和DBA组合实现三维定位。本发明室内采用UWBDBA组合实现高精度三维定位，相比采用纯UWB实现室内三维定位可减少UWB基站的布设数量节省系统建设成本，又可大幅降低UWB基站布设的难度；室内外无缝切换采用GNSSUWBDBA多源传感器融合和室外采用GNSSDBA组合定位，融合模型简单且精度较高，实现各系统优势互补，可显著提升用户终端在室内及室内外无缝切换定位、城市遮挡、灾害救援等复杂环境下精密定位导航能力。

主权项：1.一种基于GNSSUWBDBA融合的室内外无缝切换定位方法，其特征在于，包括：S1：室内环境通过UWB和DBA组合实现三维定位；S2：室内外无缝切换场景通过GNSS、UWB和DBA多源传感器组合实现三维定位；S2的具体实现方法为：S21：在用户从室内到室外无缝切换过渡阶段，判断可见的UWB基站小于3个和GNSS卫星不足4颗时作为阈值条件自动切换为室内外无缝切换场景解算模式；S22：获取GNSS基准站、移动站观测数据以及广播星历数据；获取UWB基站坐标及TDOA数据；获取DBA数据并处理转换为高程数据；S23：GNSS、UWB、DBA观测数据时间同步匹配；S24：构建GNSSUWBDBA组合三维定位模型；S24中，GNSSUWBDBA组合三维定位模型如式2所示， 上式中，第1、2行中表示GNSS观测值之间的双差算子，i和j表示参考站和流动站，k和s为参考星和非参考星，和表示码伪距和载波相位双差观测值，表示双差站星距，表示双差码伪距观测噪声，表示双差模糊度，表示双差相位观测噪声；第3、4行中Rm，l为UWBTDOA观测值，Xm，Ym，Zm为m个UWB基站三维坐标，x，y，z为用户三维坐标；第5行为利用DBA高程h构建的近似椭球约束方程，等效于增加一颗位于地心的虚拟卫星，a和b分别为地球参考椭球长、短半轴；GNSSUWBDBA融合定位模型的随机模型为： 式15中，QDD、QUWB、QDBA分别为GNSS双差观测量、UWB的TDOA观测量、DBA高程的方差-协方差矩阵；S25：联合解算获得移动用户的三维坐标信息,实现室内外的连续定位；S25中，GNSSUWBDBA组合三维定位模型的解算包括以下步骤，步骤1：将式2中GNSS双差观测方程线性化，在近似位置x0，y0，z0处采用泰勒级数展开后并化简可得： 式3中，为方向余弦，m＝s-1为双差方程数量，为伪距和载波相位观测值向量；步骤2：将UWBTag在近似位置x0，y0，z0处采用泰勒级数展开后并化简可得： 式4中，为UWB观测值向量，为各BS到Tag的近似距离，分别为各BS到Tag的方向余弦，其中i＝1，2，…，N；步骤3：采用微分处理法求解DBA高程地球椭球约束方程，即将椭球约束方程在用户的近似位置x0，y0，z0按照泰勒级数展开，仅保留一阶项，将式2第5行两边对x求偏微分得： 整理得： 同理对y和z求偏微分可得： 由此可得Vh＝αdx+βdy+γdz-dh9其中为观测值，h为DBA获取的高程值，为用户在近似位置x0，y0，z0转换得到的大地高；步骤4：联合式3、式4和式9组成GNSSUWBDBA融合定位平差模型为： 式中，分别表示观测向量、设计矩阵、待估参数和残差，P1为GNSSUWBDBA融合定位观测值的先验权阵，P1为式15中QGUD的逆矩阵；步骤5：采用单历元加权最小二乘平差方法进行参数估计： 式中，为参数的方差-协方差矩阵；步骤6：采用最小二乘降相关算法进行双差模糊度固定，设置Ratio阈值为3，如果能够通过验证，将位置参数的浮点解转换为固定解，否则输出浮点解结果；S3：室外环境采用GNSS和DBA组合实现三维定位。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 太原理工大学 一种基于GNSS/UWB/DBA融合的室内外无缝切换定位方法

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