本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种基于BDS卫星和超宽带双模定位方法。
背景技术：
近年来，无线传感网络迅速发展，随之而兴起的无线定位技术也愈发被人们所重视。WIFI、蓝牙、红外线等传统无线定位技术虽然有着诸多应用，但是其系统成本、定位精度、功耗等方面已经不能满足用户的需求。蓝牙定位只能应用于小范围定位，稳定性较差，容易受到噪声信号干扰；WIFI接入点只能覆盖半径90米左右的区域，易受干扰，从而影响其精度，定位器的能耗也较高；还有红外线技术室内定位，因其光线不能穿过障碍物，使得红外线只能在看到的距离内传播，而且很易受其他各种光线的干扰，导致定位效果较差；其他定位如GPS在大城市或山区由于高层建筑物及树木等对信号的影响，导致信号非直线传播，计算时会产生一定误差。
上述现有技术在一些复杂场景下对目标的定位均不能实现精确定位的要求，尤其是在医院这样复杂场景下，对监控对象进行无缝定位以满足医院实时精确掌控监控对象位置情况更好地为监控对象服务得不到充分保证。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明所解决的问题是根据复杂场景下的医院对监控对象无缝定位的要求，提供高精度的位置信息，实现对监控对象的位置掌控。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种基于BDS和超宽带双模定位方法，包括如下步骤：
(1)基于超宽带短距离无线定位得到监控对象的速度V1和位置信息L1；
采用到达时间或到达时差或到达角度短距离无线定位方法，利用路边定位基站发射的超宽带信号进行短距离无线定位，得到监控对象的速度V1和位置信息L1；
(2)应用BDS卫星定位系统，通过粒子滤波器融合定位，得到监控对象的速度V2和位置信息L2；
通过BDS接收机及定位基站，接收BDS卫星的信号，通过粒子滤波器进行融合定位，粒子滤波时要去除权值小的粒子保留并复制权值较大的粒子，即采用重采样的方法，得到监控对象的速度V2和位置信息L2；
(3)用Kalman滤波对两个位置信息和速度(L1，V1)、(L2，V2)进行融合定位，得到监控对象精确位置信息，计算公式为：
xk＝Fkxk-1+Bkuk-1+wk-1
其中xk为k状态下的真实状态；Fk是在xk-1上的状态变换模型；Bk是作用在控制器向量uk上的输入控制模型；wk-1是过程噪声，并假定符合均值为零，协方差矩阵Qk的多元正态分布；Pk为误差相关矩阵，度量估计值的精确程度。
本发明的技术方案有益效果：医院能够得到监控对象的精确位置信息，能够有助于帮助监控对象突发病情或其他情况下得到及时医治。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为基于信号到达时间的定位原理图；
图3为基于信号到达角度的定位原理图；
图4为北斗定位系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步的说明，但不是对本发明的限定。
图1示出了一种基于BDS和超宽带双模定位方法，包括如下步骤：
(1)基于超宽带短距离无线定位得到监控对象的速度V1和位置信息L1；
采用到达时间或到达时差或到达角度短距离无线定位方法，利用路边定位基站发射的超宽带信号进行短距离无线定位，得到监控对象的速度V1和位置信息L1；
所述基于信号到达时间短距离无线的定位方法是指：
利用监控对象发射信号到达参考基站时间信息进而得出两者间的距离。到达时差定位方式对时钟的同步性要求比到达时间方法简单，所以用到达时差方法来进行测量。到达时差是设定一个基站为参考基站，通过测量监控对象到参考基站和其他定位基站之间的到达时间差，从而得出监控对象到参考基站和其他定位基站之间的距离差。到达时差测量值在几何模型上对应的是以参考基站与定位基站位置为焦点的一堆双曲线，利用多个到达时差值可以建立多条双曲线，这些双曲线的交点即为移动监控对象的位置，其定位原理如图2所示：
设三个定位基站已知，分别为(x1,y1)，(x2,y2),(x3,y3)，其中基站1设为参考基站，设监控对象X坐标为(x,y)，则距离差测量值为
r21＝r2-r1，r31＝r3-r1
解如下所示方程组，可得监控对象坐标(x,y)。
所述基于信号到达角度短距离无线的定位方法是指：
通过参考基站的天线阵列获得定位节点发射信号的波达方向，从而计算出定位节点与参考基站之间的角度，利用多个参考基站提供的角度值作方位线，这些方位线的交点为监控对象的估计位置，其定位原理如图3所示：
设两个定位基站坐标已知，分别为(x1,y1)，(x2,y2)，设监控对象所在位置为节点X坐标为(x,y),由测得的角度和解式，所示方程组可得监控对象的坐标(x,y)。
(2)应用BDS卫星定位系统，通过粒子滤波器融合定位，得到监控对象的速度V2和位置信息L2；
对需要位置监测的监控对象戴上手环接收器，手环中嵌入北斗信号接收芯片和超宽带信号接收芯片并将芯片编号与监控对象编号一一对应。如图4所示，为了提高定位精度，在医院附近布置一个定位基站。以此来获取精准的位置信息。手环接收四个卫星的信息，通过以下公式计算出距离：
其中di(i＝a、b、c、d)分别为四个卫星到用户的距离，卫星的坐标为(xi，yi，zi)，用户的坐标为(x，y，z),Δti表示卫星和用户之间的时间差。
之后通过粒子滤波去除权值小的粒子保留并复制权值较大的粒子，以此来进行定位。
(3)用Kalman滤波对两个位置信息和速度(L1，V1)、(L2，V2)进行融合定位，得到监控对象精确位置信息，计算公式为：
xk＝Fkxk-1+Bkuk-1+wk-1
其中xk为k状态下的真实状态；Fk是在xk-1上的状态变换模型；Bk是作用在控制器向量uk上的输入控制模型；Wk-1是过程噪声，并假定符合均值为零，协方差矩阵Qk的多元正态分布；Pk为误差相关矩阵，度量估计值的精确程度。
本发明的有益效果：医院能够得到监控对象的精确位置信息，能够有助于帮助监控对象突发病情或其他情况下得到及时医治。
以上结合附图对本发明的实施方式做出了详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，对这些实施方式进行各种变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。