1.一种高定位精度和抗干扰能力的超宽带三维定位方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤一:通过利用ADS‑TWR测距方法得到基站和标签之间的距离;
以ADS‑TWR方法测量的距离值作为测量信息,距离模型的测量方程为:式中:C=[10],vd,k为k时刻的测距噪声,其方差为Rd,测量噪声方差Rd用多次测距实验得到的距离测量数据与真实距离的方差Rc表示;
式中:
式 ΔTk为基站数据采样时间间隔,wd,k为k时刻的系统噪声,其方差为Qd;
步骤二:通过KF算法对ADS‑TWR测距数据进行“一次”滤波,经过此步骤可以对测距数据进行滤波,以减少NLOS现象和噪声造成的测距信息波动,去除异常数据,为EPF定位算法提供较为准确的测量信息 再将“一次”滤波后的测距值 作为扩展粒子滤波的观测信号进行“二次”滤波算法定位;
“二次”滤波的距离测量模型如下所示:
式中: 为预测状态向量, 为预测状态协方差矩阵,Mk为增益矩阵, 和分别为k‑1时刻和k时刻的状态估计向量, 和 分别为k‑1时刻和k时刻的估计状态协方差矩阵,I为单位矩阵,滤波后的 将基站到标签测距数据滤波结果合并为矩阵以下式作为状态方程:
以下式作为非线性观测方程:
步骤三:使用EKF算法更新粒子和权重;
(1)当i=0时:从先验分布p(x0)中构造采样点 也就是 具体如下式所示:
(2)当i>0时,使用EKF算法更新粒子:
式中,Q为过程噪声方差,R为测量噪声方差,从重要性函数中获取采样点权重更新:归一化权重:
在k‑1时刻利用EKF算法,以及最新的观测信息Dk来计算第i个粒子的均值和方差,利用该均值和方差来采样并更新该粒子,需要重新给定EKF的过程噪声和测量噪声的方差,从而确保后续计算的定位精度。
2.根据权利要求1所述的一种高定位精度和抗干扰能力的超宽带三维定位方法,其特征在于:步骤一中基站在与标签通信的同时,基站与基站之间也在互相通信,可以获取任意两个基站之间的距离数据,标签坐标处于静止状态时,可以利用标签坐标测算基站坐标,将静止的标签作为基站,以防止基站异动对定位数据造成影响。
3.根据权利要求2所述的一种高定位精度和抗干扰能力的超宽带三维定位方法,其特征在于:所述的标签坐标在误差范围内跳动时可认为标签处于静止状态。