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专利号: 2023103878712
申请人: 成都信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于UWB、IMU、GNSS融合的无人设备多场景无缝定位方法,其特征在于,对于室外环境,无人设备直接采用全球导航卫星系统GNSS与惯性测量单元IMU进行数据融合构成的组合式定位方式Ⅰ;

对于室内环境,无人设备直接采用超宽带UWB技术与IMU进行数据融合构成的组合式定位方式Ⅱ;

对于室内外的中间过渡区域,通过引入权重因子对GNSS和UWB的定位数据进行修正,以基于修正结果对无人设备当前的定位方式进行切换,完成多场景转换过程中的无缝定位;

所述切换的过程被配置为包括:

S1,在无人设备的定位系统初始化后,将无人设备接收到的GNSS的卫星数量G、UWB的基站数量U与无人设备中预设的阈值N进行比较,若G≥N且U

若G

若G≥N且U≥N时,则判定无人设备位于室内外的中间过渡区域,进入步骤S4;否则,重新对定位系统进行初始化;

S2,无人设备采用组合式定位方式Ⅰ进行设备定位;

S3,无人设备采用组合式定位方式Ⅱ进行设备定位;

S4,无人设备将组合式定位方式Ⅰ、组合式定位方式Ⅱ输出的定位数据作为无人设备中主滤波器的输入信息,无人设备基于主滤波器收到的输入信息个数,以确定是否启动中间过渡区域的定位方式判决程序;

在S4中,当主滤波器收到的输入信息个数为两个时,则认定无人设备当前处于中间过渡区域,无人设备启动定位方式判决程序,所述判决程序的判决流程被配置为包括:基于GNSS定位模块中RTK差分接收机所获取到的GNSS的信号强度Rg、UWB定位模块中定位标签所获取到的UWB信号强度Ru,在主滤波器中采用权重因子w对各信号强度值进行修正,并基于修正结果选择对应的定位方式;

所述修正是采用如下公式,利用权重因子对Rg、Ru做加权平均计算:R=wRg+(1‑w)Ru

其中,w为权重因子,R为加权平均修正后的信号强度;

设Rn为预设的信号强度判断阈值,在R≥Rn时,无人设备采用组合式方式Ⅰ进行设备定位,否则选择组合式定位方式Ⅱ进行设备定位。

2.如权利要求1所述的基于UWB、IMU、GNSS融合的无人设备多场景无缝定位方法,其特征在于,在S3中,无人设备采用组合式定位方式Ⅱ的过程中被配置为包括:S30,无人设备通过UWB定位模块的UWB标签和基站进行移动标签位置计算,以获得无人设备当前的绝对定位信息;

S31,无人设备通过IMU定位模块进行姿态、速度、位置计算,以获取当前无人设备的位姿变化信息Ⅱ;

S32,将S30中得到的绝对定位信息与S31中得到的位姿变化信息Ⅱ作为扩展卡尔曼滤波器Ⅱ的输入,以得到实际的室内位置信息。

3.如权利要求1所述的基于UWB、IMU、GNSS融合的无人设备多场景无缝定位方法,其特征在于,在S2中,无人设备采用组合式定位方式Ⅰ的过程中被配置为包括:S20,无人设备通过GNSS定位模块的RTK差分接收机,采用双天线进行定向计算,获取无人系统的姿态信息和位置信息;

S21,无人设备通过IMU定位模块进行姿态、速度、位置计算,以获取当前无人设备的位姿变化信息Ⅰ;

S22,将S20中得到的姿态信息和位置信息与S21中得到的位姿变化信息Ⅰ作为扩展卡尔曼滤波器Ⅰ的输入,以得到实际的室外位置信息。