一種室內(nèi)外定位方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種室內(nèi)外定位方法及系統(tǒng)，設(shè)置若干節(jié)點，每個節(jié)點包括CPU、GNSS接收機、IMU和UWB定位模塊，當(dāng)節(jié)點還沒有獲得自身的位置之前屬性設(shè)置為Tag，已經(jīng)獲得后設(shè)置為Anchor，為其他Tag節(jié)點的定位提供參考位置；Anchor節(jié)點與Tag節(jié)點之間傳輸?shù)男畔瑴y距信息和Anchor節(jié)點的位置信息；根據(jù)預(yù)設(shè)Anchor節(jié)點，屬性為Tag的節(jié)點比較GNSS、UWB、IMU的定位結(jié)果和定位精度，從中選取精度最好的，并判斷定位精度是否超限，如果不超限則轉(zhuǎn)換為Anchor，為其他Tag提供定位服務(wù)。本發(fā)明擴大了定位范圍，降低了系統(tǒng)成本，提高了可靠性，提高了系統(tǒng)的擴展性，保護了定位用戶的隱私權(quán)。
【專利說明】
_種室內(nèi)外定位方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于傳感器領(lǐng)域，發(fā)明了一種集成多傳感器技術(shù)的室內(nèi)外組合定位技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]室外定位技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，基于GNSS的定位技術(shù)可以滿足從米級到毫米級甚至更高精度的定位需求。由于物聯(lián)網(wǎng)以及消防、警務(wù)、旅游等各種行業(yè)以及消費群體的需求，室內(nèi)定位技術(shù)成為當(dāng)今研究的熱點，室內(nèi)定位技術(shù)有多種技術(shù)平臺可供使用，目前能在精度與成本之間取得較好平衡的是UWB定位技術(shù)。而目前的UWB定位技術(shù)使用的局限性很大，例如必須在定位區(qū)域內(nèi)布設(shè)一定數(shù)量的Anchor，并且對這些Anchor的坐標(biāo)進行精確測量，用戶容量有限等，這樣就使得UWB定位的靈活性很低，受到區(qū)域的限制，同時難以實現(xiàn)室內(nèi)外定位的無縫結(jié)合。
[0003]具體來說，目前的UWB定位系統(tǒng)中，將節(jié)點劃分為Tag和Anchor兩類。其中，Tag是需要定位的未知點，而Anchor的位置需要固定，并且需要事先用其他定位方式將其位置測量出來(例如用全站儀)。這種模式使得目前的UWB定位系統(tǒng)的使用范圍受到很大限制，給室內(nèi)定位的推廣使用造成了障礙，也不容易實現(xiàn)室內(nèi)外定位的無縫結(jié)合。另外，定位運算集中在定位服務(wù)器，使得定位系統(tǒng)的可靠性降低，并且限制了用戶數(shù)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供一種室內(nèi)外定位方法及系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]本發(fā)明還提供一種室內(nèi)外定位方法，設(shè)置若干節(jié)點，每個節(jié)點包括CPU、GNSS接收機、MU和UWB定位模塊，GNSS接收機、mU、UWB定位模塊分別與CPU連接，
[0007]當(dāng)一個節(jié)點還沒有獲得自身的位置之前，將自身的屬性設(shè)置為Tag;
[0008]在一個節(jié)點已經(jīng)獲得自身的位置后，將自身的屬性設(shè)置為Anchor，為其他Tag節(jié)點的定位提供參考位置;Anchor節(jié)點與Tag節(jié)點之間傳輸?shù)男畔⒉粌H包含測距信息，還包含Anchor節(jié)點的位置信息；
[0009]根據(jù)預(yù)設(shè)的屬性設(shè)置為Anchor的節(jié)點，屬性為Tag的節(jié)點采用以下流程運行，
[0010]步驟I，記GNSS、UWB、IMU的定位結(jié)果為?81188、？麗13、？;[1]111，定位精度為481188、4麗13、Aimu，
[0011]判斷GNSS是否可以定位，是則進入步驟2，否則進入步驟3;
[0012]步驟2，比較GNSS定位精度Agnss和頂U定位精度Aimu，選取精度高的定位結(jié)果更新當(dāng)前位置Pos和當(dāng)前精度Acc，包括如果Agnss〈Aimu，貝IjPos = Pgnss，Acc = Agnss,否則Pos =Pimu，Acc=Aimu ；進入步驟 5 ；
[0013]步驟3，將UWB定位模塊設(shè)置為Tag模式，通過與周邊屬性為Anchor的節(jié)點通信進行UWB定位來確定位置Puwb和定位精度Auwb ；如果UWB定位不成功，則令UWB定位精度Auwb為一個極大值，表示不使用其定位結(jié)果;進入步驟4;
[0014]步驟4，比較UWB定位精度Auwb和頂U定位精度Aimu，選取精度高的定位結(jié)果更新當(dāng)前位置Pos和當(dāng)前精度Acc，包括如果Auwb〈Aimu，則Pos = Puwb ,Acc = Auwb，否則Pos = Pimu,Acc=Aimu;
[0015]步驟5，根據(jù)當(dāng)前位置Pos和當(dāng)前精度Acc，判斷當(dāng)前的定位精度是否超限，如未超限，則將UWB模塊設(shè)置為Anchor模式，為周圍的UWB Tag提供定位服務(wù)，并回到步驟I重新進入執(zhí)行;如果超限，直接返回步驟I重新進入執(zhí)行。
[0016]而且，所述IMU的定位結(jié)果Pimu和IMU定位精度Aimu，根據(jù)最近的定位結(jié)果Pos和定位精度Acc，采用Dead reckoning航位推測算法得到。
[0017]本發(fā)明還相應(yīng)提供一種室內(nèi)外定位系統(tǒng)，設(shè)置若干節(jié)點，每個節(jié)點包括CPU、GNSS接收機、頂U和UWB定位模塊，GNSS接收機、頂U、UWB定位模塊分別與CPU連接，當(dāng)一個節(jié)點還沒有獲得自身的位置之前，將自身的屬性設(shè)置為Tag;
[0018]在一個節(jié)點已經(jīng)獲得自身的位置后，將自身的屬性設(shè)置為Anchor，為其他Tag節(jié)點的定位提供參考位置;Anchor節(jié)點與Tag節(jié)點之間傳輸?shù)男畔⒉粌H包含測距信息，還包含Anchor節(jié)點的位置信息；
[0019]基于預(yù)設(shè)的屬性設(shè)置為Anchor的節(jié)點，屬性為Tag的節(jié)點設(shè)置以下模塊，第一模塊，用于記GNSS、UWB、IMU的定位結(jié)果為Pgnss、Puwb、Pimu，定位精度為Agnss、Auwb、Aimu，判斷GNSS是否可以定位，是則命令第二模塊工作，否則命令第三模塊工作；
[0020]第二模塊，用于比較GNSS定位精度Agnss和頂U定位精度Aimu，選取精度高的定位結(jié)果更新當(dāng)前位置Pos和當(dāng)前精度Acc，包括如果Agnss〈Aimu，貝IjPos = Pgnss，Acc = Agnss,否則Pos = Pimu，Acc=Aimu ；命令第五模塊工作；
[0021]第三模塊，用于將UWB定位模塊設(shè)置為Tag模式，通過與周邊屬性為Anchor的節(jié)點通信進行UWB定位來確定位置Puwb和定位精度Auwb;如果UWB定位不成功，則令UWB定位精度Auwb為一個極大值，表示不使用其定位結(jié)果;命令第四模塊工作；
[0022]第四模塊，用于比較UWB定位精度Auwb和頂U定位精度Aimu，選取精度高的定位結(jié)果更新當(dāng)前位置Pos和當(dāng)前精度Acc，包括如果Auwb〈Aimu，貝IjPos = Puwb，Acc = Auwb，否則Pos = Pimu，Acc=Aimu ；
[0023]第五模塊，用于根據(jù)當(dāng)前位置Pos和當(dāng)前精度Acc，判斷當(dāng)前的定位精度是否超限，如未超限，則將UWB模塊設(shè)置為Anchor模式，為周圍的UWB Tag提供定位服務(wù)，并命令第一模塊工作重新進入工作;如果超限，直接命令第一模塊工作重新進入工作。
[0024]而且，所述IMU的定位結(jié)果Pimu和IMU定位精度Aimu，根據(jù)最近的定位結(jié)果Pos和定位精度Acc，采用Dead reckoning航位推測算法得到。
[0025]本發(fā)明通過多傳感器集成以及改變UWB定位的系統(tǒng)架構(gòu)，提出了一種可以適應(yīng)更多環(huán)境，覆蓋分為更廣的室內(nèi)定位系統(tǒng)，并能夠更好的實現(xiàn)室內(nèi)外定位的無縫結(jié)合。本發(fā)明所提出的定位技術(shù)相比原來的UWB定位系統(tǒng)至少有如下優(yōu)勢:
[0026]1，擴大了定位范圍。原先的UWB定位系統(tǒng)必須在定位區(qū)域內(nèi)安裝UWB Anchor，用戶離開這個預(yù)定的區(qū)域就無法再定位。而本發(fā)明提出的方法所實現(xiàn)的系統(tǒng)，只要需要定位的用戶周圍有2個或2個以上的定位用戶成功通過任何方式定位，該用戶就可以成功定位，定位用戶自身就可以將定位區(qū)域進行擴展。
[0027]2，降低了系統(tǒng)成本，提高了可靠性，原先的UWB定位系統(tǒng)必須在區(qū)域內(nèi)安裝多個Anchor，并需要對Anchor進行位置測量，同時配置位置解算服務(wù)器。而本發(fā)明提出的方法所實現(xiàn)的系統(tǒng)，Anchor的安裝成為可選的，也不再需要解算服務(wù)器，系統(tǒng)的可靠性瓶頸得以突破。
[0028]3，提高了系統(tǒng)的擴展性，保護了定位用戶的隱私權(quán)。原先的UWB定位系統(tǒng)對解算服務(wù)器有著很大的依賴性，所有的計算任務(wù)都交給解算服務(wù)器，因此用戶容量就收到解算服務(wù)器的性能制約。而本發(fā)明提出的方法所實現(xiàn)的系統(tǒng)，將位置解算的任務(wù)由服務(wù)器分解到用戶自身，這樣一來，系統(tǒng)的用戶數(shù)就可以無限擴大，不再受到制約。而用戶自身的位置也不再由服務(wù)器計算分發(fā)，用戶自身的位置隱私得到了一定的保護。
【附圖說明】
[0029]圖1本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2本發(fā)明實施例的測量使用示意圖。
【具體實施方式】
[0031]以下結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明技術(shù)方案。
[0032]UWB的定位原理是，未知位置的UWB設(shè)備(通常稱作Tag)通過測量與已知位置設(shè)備(通常稱作Anchor)之間的距離，當(dāng)Tag獲取到與兩個以及兩個以上Anchor之間的距離后，就可以通過解方程的方式得到自身的平面位置，當(dāng)Tag獲取到與三個以及三個以上Anchor之間的距離后，就可以通過解方程的方式得到自身的三維位置。
[0033]本發(fā)明提出的定位方法是:
[0034]首先對目前的UWB定位系統(tǒng)進行如下改進和擴展:
[0035]I，每個節(jié)點上不僅安裝有UWB定位裝置，還安裝有GNSS以及頂U，可以實現(xiàn)組合定位。參見圖1，實施例中每個節(jié)點包括CPU、GNSS接收機、頂U、UWB定位模塊和顯控設(shè)備，GNSS接收機、頂U、UWB定位模塊、顯控設(shè)備分別與CPU連接。顯控設(shè)備可根據(jù)需要設(shè)置，例如顯示屏和鍵盤。頂U為慣性測量單元。
[0036]2，節(jié)點不再嚴格劃分為Tag和Anchor，任何一個節(jié)點都可以成為Tag，也可以成為Anchor。當(dāng)一個節(jié)點還沒有獲得自身的位置之前，就將自身的屬性設(shè)置為Tag，可以通過其它Anchor獲取自身的位置，也可以通過其它的方法(GNSS，頂U等)來獲取自身的位置，也可以通過組合定位的方式，集合GNSS/1MU/UWB定位系統(tǒng)的觀測量，來計算自身的位置。
[0037]在一個節(jié)點已經(jīng)獲得自身的位置后，就可以將自身的屬性設(shè)置為Anchor，為其他Tag節(jié)點的定位提供參考位置。
[0038]3，Tag與Anchor之間的通信信息不再是單純的測距信息，而是要包含Anchor自身的位置信息。
[0039]4，如果節(jié)點上沒有具備CPU，則需要配置CPU來協(xié)調(diào)所有部件的運行。
[0040]5，節(jié)點的定位不再依賴于專用的定位解算服務(wù)器，而是將定位算法放在節(jié)點自身。
[0041 ] 6 ,Anchor的安裝不再是必須的，而是可選的。
[0042]經(jīng)過改進和擴展的定位系統(tǒng)，包括若干節(jié)點(設(shè)置三個以上)，其中包括至少兩個Anchor，以提供初始的定位條件，可以在定位要求較高的區(qū)域安裝固定的Anchor，其始終運行在Anchor模式。其他區(qū)域可以不用安裝Anchor，而利用已經(jīng)定位成功的Tag轉(zhuǎn)換為Anchor，為其他Tag提供定位服務(wù)。
[0043]預(yù)先安裝的Anchor功能為:當(dāng)收到Tag的通信請求后，與Tag進行雙向通信，測量Anchor自身與Tag之間的距離，同時將Anchor自身的坐標(biāo)信息傳送給Tag，以供Tag定位使用。、
[0044]除了預(yù)先安裝的Anchor外，其他需要定位的用戶均采用Tag/Anchor自主轉(zhuǎn)換模式，本發(fā)明考慮分別獲取GNSS、UWB、IMU的定位結(jié)果Pgnss、Puwb、Pimu和定位精度Agnss、Auwb、Aimu，并從中選取精度最好的作為當(dāng)前的定位結(jié)果Pos和定位精度Acc，并判斷定位精度是否超限，(超限的含義是其定位精度是否符合可以為其他Tag提供定位服務(wù)的精度。例如系統(tǒng)設(shè)定定位精度為2米，則可將定位精度的超限閾值定為1.5米，S卩，如果自身的定位精度優(yōu)于1.5米(小于1.5米)，則認為不超限，可以為其他Tag提供定位服務(wù)，否則此定位結(jié)果僅供自己使用，不為其他Tag提供定位服務(wù)，否則會引起較大的誤差。)如果不超限，則控制UWB定位模塊的運行模式轉(zhuǎn)換為Anchor，為其他Tag提供定位服務(wù)。如果超限則設(shè)置該節(jié)點為Tag模式，不為其他Tag提供定位，
[0045]根據(jù)預(yù)設(shè)的屬性設(shè)置為Anchor的節(jié)點，屬性為Tag的節(jié)點具體設(shè)計運作方式如下:
[0046]開始后，基于節(jié)點的CPU，有兩個進程同時運行，進程I是主進程，循環(huán)執(zhí)行如下的步驟。進程2根據(jù)最近的定位結(jié)果和IMU的觀測量，推算當(dāng)前的位置Pimu，并根據(jù)IMU的特性和時間來計算定位精度Aimu。具體算法可以使用現(xiàn)有的Dead reckoning航位推測算法，本發(fā)明不予贅述。
[0047]I，判斷GNSS是否可以定位，是則進入步驟2，否則進入步驟3。根據(jù)GNSS接收機的輸出信息即可判斷GNSS是否可以定位。
[0048]2，此時GNSS可以定位，則比較GNSS定位精度Agnss和MU定位精度Aimu，選取精度高的定位結(jié)果更新當(dāng)前位置Pos和當(dāng)前精度Acc，即如果Agnss〈Aimu，貝IjPos = Pgnss，Acc =Agnss，否則Pos = Pimu ,Acc=Aimu。進入步驟 5。
[0049]3，此時GNSS接收機無法定位，則將UWB定位模塊設(shè)置為Tag模式，通過與周邊可用的Anchor通信進行UWB定位來確定位置Puwb和定位精度Auwb。如果UWB定位不成功，則令UWB定位精度Auwb為一個極大值，例如UWB定位精度Auwb = 99999，以表示定位精度達到極大值，不使用其定位結(jié)果;進入步驟4。
[0050]4，比較UWB定位精度Auwb和MU定位精度Aimu，選取精度高的定位結(jié)果更新當(dāng)前位置Pos和當(dāng)前精度Acc，即如果Auwb〈Aimu，貝丨JPos = Puwb，Acc = Auwb，否貝丨JPos = Pimu，Acc =Aimu0
[0051]5，在每次更新了自身的位置和定位精度后，都判斷當(dāng)前的定位精度是否超限，如未超限，則將UWB模塊設(shè)置為Anchor模式，為周圍的UWB Tag提供定位服務(wù)，并回到步驟I重新進入執(zhí)行以上流程。如果超限，直接返回步驟I重新進入執(zhí)行以上流程。
[0052]本實施例基于以下主要部件:
[0053]UWB定位模塊:DECAWAVE DffMlOOO
[0054]CPU:STM32F105ARM Cortex M3
[0055]IMU:MPU9250
[0056]GNSS接收機:Ublox LEA-M8S
[0057]顯示設(shè)備:LCD1602Module
[0058]STM32F105 作為中央處理器 CPU，連接 DWM1000，MPU9250 以及 LEA-M8S 和 LCD1602，協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)。
[0059]具體實施時，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以選用其他芯片。
[0060]CPU中運行如下兩個進程:
[0061]A，主進程I
[0062]I，讀取GNSS接收機LEA-M8S的定位結(jié)果Pgnss和定位精度Pacc(通過解析GGA語句)，判斷GNSS是否可以定位，是則進入步驟2，否則進入步驟4。
[0063]2，當(dāng)前情況是定位成功，則讀取進程2推算出來的IMU定位結(jié)果Pimu和和定位精度Aimu;比較GNSS定位精度Agnss和IMU定位精度Aimu，選取精度高的定位結(jié)果更新當(dāng)前位置Pos和當(dāng)前精度Acc，即如果Agnss〈Aimu，則Pos = Pgnss ,Acc=Agnss，否貝IjPos = Pimu，Acc =Aimu;進入步驟5。
[0064]3，當(dāng)前情況是GNSS接收機無法定位，則將EWM1000設(shè)置為Tag模式，通過與周邊可用的Anchor通信進行UWB定位來確定位置Puwb和定位精度Auwb。如果UWB定位不成功，貝Ij另UWB定位精度Auwb = 99999 ；進入步驟4。
[0065]4，比較UWB定位精度Auwb和頂U定位精度Aimu，選取精度高的定位結(jié)果更新當(dāng)前位置Pos和當(dāng)前精度Acc，即如果Auwb〈Aimu，貝丨JPos = Puwb，Acc = Auwb，否貝丨JPos = Pimu，Acc =Aimu。在IXD1602上顯示定位結(jié)果。
[0066]5，在每次更新了自身的位置和定位精度后，都判斷當(dāng)前的定位精度是否超限，(超限的含義是其定位精度是否符合可以為其他Tag提供定位服務(wù)的精度。例如系統(tǒng)設(shè)定定位精度為2米，則可將定位精度的超限值定為1.5米，S卩，如果自身的定位精度優(yōu)于1.5米，則可以為其他Tag提供定位服務(wù)，否則此定位結(jié)果僅供自己使用，不為其他Tag提供定位服務(wù)，否則會引起較大的誤差。)如未超限，則將DWM1000設(shè)置為Anchor模式，為周圍的UWB Tag提供定位服務(wù)，并回到步驟I ο如果超限，直接返回步驟I。
[0067]B，進程2:1MU位置推算，使用現(xiàn)有的Dead reckoning航位推測算法，重復(fù)執(zhí)行如下步驟I，讀取最近的定位結(jié)果Pos和定位精度Acc。具體實施時，Acc可以初始預(yù)設(shè)為一個極大值，第一次執(zhí)行此步驟時，由此得到的Aimu更大，Pimu必然會被丟棄不用；后續(xù)重復(fù)執(zhí)行此步驟時即可正常使用最近的定位結(jié)果Pos和定位精度Acc。
[0068]2，讀取MPU9250的觀測量，根據(jù)時間、觀測量、Pos，Acc推算當(dāng)前位置Pimu。
[0069 ] 3，根據(jù)MPU9250的性能(精度，漂移特性等)計算定位精度Aimu。
[0070]具體實施時，本發(fā)明所提供方法可基于軟件技術(shù)實現(xiàn)自動運行流程，也可采用模塊化方式實現(xiàn)相應(yīng)系統(tǒng)。本發(fā)明實施例還相應(yīng)提供一種室內(nèi)外定位系統(tǒng)，設(shè)置若干節(jié)點，每個節(jié)點包括CPU、GNSS接收機、頂U和UWB定位模塊，GNSS接收機JMU、UWB定位模塊分別與CPU連接，
[0071 ]當(dāng)一個節(jié)點還沒有獲得自身的位置之前，將自身的屬性設(shè)置為Tag;
[0072]在一個節(jié)點已經(jīng)獲得自身的位置后，將自身的屬性設(shè)置為Anchor，為其他Tag節(jié)點的定位提供參考位置;Anchor節(jié)點與Tag節(jié)點之間傳輸?shù)男畔⒉粌H包含測距信息，還包含Anchor節(jié)點的位置信息；
[0073]基于預(yù)設(shè)的屬性設(shè)置為Anchor的節(jié)點，屬性為Tag的節(jié)點設(shè)置以下模塊，
[0074]第一模塊，用于記GNSS、UWB、IMU的定位結(jié)果為Pgnss、Puwb、Pimu，定位精度為Agnss、Auwb、Aimu，
[0075]判斷GNSS是否可以定位，是則命令第二模塊工作，否則命令第三模塊工作；
[0076]第二模塊，用于比較GNSS定位精度Agnss和頂U定位精度Aimu，選取精度高的定位結(jié)果更新當(dāng)前位置Pos和當(dāng)前精度Acc，包括如果Agnss〈Aimu，貝IjPos = Pgnss，Acc = Agnss,否則Pos = Pimu，Acc=Aimu ；命令第五模塊工作；
[0077]第三模塊，用于將UWB定位模塊設(shè)置為Tag模式，通過與周邊屬性為Anchor的節(jié)點通信進行UWB定位來確定位置Puwb和定位精度Auwb;如果UWB定位不成功，則令UWB定位精度Auwb為一個極大值，表示不使用其定位結(jié)果;命令第四模塊工作；
[0078]第四模塊，用于比較UWB定位精度Auwb和頂U定位精度Aimu，選取精度高的定位結(jié)果更新當(dāng)前位置Pos和當(dāng)前精度Acc，包括如果Auwb〈Aimu，貝IjPos = Puwb，Acc = Auwb，否則Pos = Pimu，Acc=Aimu ；
[0079]第五模塊，用于根據(jù)當(dāng)前位置Pos和當(dāng)前精度Acc，判斷當(dāng)前的定位精度是否超限，如未超限，則將UWB模塊設(shè)置為Anchor模式，為周圍的UWB Tag提供定位服務(wù)，并命令第一模塊工作重新進入工作;如果超限，直接命令第一模塊工作重新進入工作。
[0080]各模塊具體實現(xiàn)可參見相應(yīng)步驟，本發(fā)明不予贅述。
[0081]本實施例僅為驗證本發(fā)明中技術(shù)方案的正確性和可實施性，采用了松組合模式。為便于推廣以及提高性能，具體實施的時候，可以將UWB模塊、GNSS模塊、MU模塊采用緊組合的方式，集成到現(xiàn)有的設(shè)備上去，例如集成到手機內(nèi)，并利用手機的CPU完成定位算法實現(xiàn)，真正實現(xiàn)產(chǎn)品化。
[0082]需要強調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的。因此本發(fā)明包括并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種室內(nèi)外定位方法，其特征在于:設(shè)置若干節(jié)點，每個節(jié)點包括CPU、GNSS接收機、頂U和UWB定位模塊，GNSS接收機、mU、UWB定位模塊分別與CPU連接， 當(dāng)一個節(jié)點還沒有獲得自身的位置之前，將自身的屬性設(shè)置為Tag; 在一個節(jié)點已經(jīng)獲得自身的位置后，將自身的屬性設(shè)置為Anchor，為其他Tag節(jié)點的定位提供參考位置;Anchor節(jié)點與Tag節(jié)點之間傳輸?shù)男畔⒉粌H包含測距信息，還包含Anchor節(jié)點的位置信息； 根據(jù)預(yù)設(shè)的屬性設(shè)置為Anchor的節(jié)點，屬性為Tag的節(jié)點采用以下流程運行， 步驟I，記GNSS、UWB、IMU的定位結(jié)果為Pgnss、Puwb、Pimu，定位精度為Agnss、Auwb、Aimu， 判斷GNSS是否可以定位，是則進入步驟2，否則進入步驟3; 步驟2，比較GNSS定位精度Agnss和IMU定位精度Aimu，選取精度高的定位結(jié)果更新當(dāng)前位置Pos和當(dāng)前精度Acc，包括如果Agnss〈Aimu，則Pos = Pgnss ,Acc = Agnss，否則Pos =Pimu，Acc=Aimu ；進入步驟 5 ； 步驟3，將UWB定位模塊設(shè)置為Tag模式，通過與周邊屬性為Anchor的節(jié)點通信進行UWB定位來確定位置Puwb和定位精度Auwb ；如果UWB定位不成功，則令UWB定位精度Auwb為一個極大值，表示不使用其定位結(jié)果;進入步驟4; 步驟4，比較UWB定位精度Auwb和IMU定位精度Aimu，選取精度高的定位結(jié)果更新當(dāng)前位置 Pos 和當(dāng)前精度 Acc，包括如果 Auwb〈Aimu，貝IjPos = Puwb，Acc = Auwb,否則Pos = Pimu，Acc=Aimu; 步驟5，根據(jù)當(dāng)前位置Pos和當(dāng)前精度Acc，判斷當(dāng)前的定位精度是否超限，如未超限，則將UWB模塊設(shè)置為Anchor模式，為周圍的UWB Tag提供定位服務(wù)，并回到步驟I重新進入執(zhí)行;如果超限，直接返回步驟I重新進入執(zhí)行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述室內(nèi)外定位方法，其特征在于:所述IMU的定位結(jié)果Pimu和IMU定位精度Aimu，根據(jù)最近的定位結(jié)果Pos和定位精度Acc，采用Dead reckoning航位推測算法得到。3.—種室內(nèi)外定位系統(tǒng)，其特征在于:設(shè)置若干節(jié)點，每個節(jié)點包括CPU、GNSS接收機、頂U和UWB定位模塊，GNSS接收機、mU、UWB定位模塊分別與CPU連接， 當(dāng)一個節(jié)點還沒有獲得自身的位置之前，將自身的屬性設(shè)置為Tag; 在一個節(jié)點已經(jīng)獲得自身的位置后，將自身的屬性設(shè)置為Anchor，為其他Tag節(jié)點的定位提供參考位置;Anchor節(jié)點與Tag節(jié)點之間傳輸?shù)男畔⒉粌H包含測距信息，還包含Anchor節(jié)點的位置信息； 基于預(yù)設(shè)的屬性設(shè)置為Anchor的節(jié)點，屬性為Tag的節(jié)點設(shè)置以下模塊， 第一模塊，用于記GNSS、UWB、IMU的定位結(jié)果為Pgnss、Puwb、Pimu，定位精度為Agnss、Auwb、Aimu， 判斷GNSS是否可以定位，是則命令第二模塊工作，否則命令第三模塊工作； 第二模塊，用于比較GNSS定位精度Agnss和IMU定位精度Aimu，選取精度高的定位結(jié)果更新當(dāng)前位置Pos和當(dāng)前精度Acc，包括如果Agnss〈Aimu，貝IjPos = Pgnss，Acc = Agnss,否則Pos = Pimu ,Acc=Aimu;命令第五模塊工作； 第三模塊，用于將UWB定位模塊設(shè)置為Tag模式，通過與周邊屬性為Anchor的節(jié)點通信進行UWB定位來確定位置Puwb和定位精度Auwb ；如果UWB定位不成功，則令UWB定位精度Auwb為一個極大值，表示不使用其定位結(jié)果;命令第四模塊工作； 第四模塊，用于比較UWB定位精度Auwb和MU定位精度Aimu，選取精度高的定位結(jié)果更新當(dāng)前位置Pos和當(dāng)前精度Acc，包括如果Auwb〈Aimu，貝IjPos = Puwb，Acc = Auwb,否則Pos =Pimu，Acc=Aimu; 第五模塊，用于根據(jù)當(dāng)前位置Pos和當(dāng)前精度Acc，判斷當(dāng)前的定位精度是否超限，如未超限，則將UWB模塊設(shè)置為Anchor模式，為周圍的UWB Tag提供定位服務(wù)，并命令第一模塊工作重新進入工作;如果超限，直接命令第一模塊工作重新進入工作。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述室內(nèi)外定位系統(tǒng)，其特征在于:所述IMU的定位結(jié)果Pimu和IMU定位精度Aimu，根據(jù)最近的定位結(jié)果Pos和定位精度Acc，采用Dead reckoning航位推測算法得到。
【文檔編號】G01S19/49GK105891867SQ201610206983
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】張濤
【申請人】武漢大學(xué)