本发明涉及超宽带室内高精度定位技术领域,更具体地说，它涉及一种针对uwb定位的大气误差处理方法。
背景技术：
目前，室内定位需求日益广泛。其中，uwb是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。有人称它为无线电领域的一次革命性进展，认为它将成为未来短距离无线通信的主流技术。uwb在早期被用来应用在近距离高速数据传输，近年来国外开始利用其亚纳秒级超窄脉冲来做近距离精确室内定位。
由于基于uwb的室内定位方法尤其能够达到实时厘米级的定位精度，因此在室内高精度定位领域应用非常广泛。
但当基站和标签距离较远时，制约高精度定位使用的一个最大的缺陷就是基站与标签之间测距不准确，导致定位精度下降，这对于需要进行实时高精度定位的用户来说，是难以忍受的。
现有技术中，在视距情况下，基于uwb实时高精度室内定位之所以会导致精度下降，主要是由于当基站和标签距离较远时，受大气误差延迟的干扰严重，增加了uwb信号到达时间。因此没有办法准确的计算出基站与标签的距离。
因此，现有技术还有待发展和改进。
技术实现要素：
本发明的目的是提供针对uwb定位的大气误差处理方法，达到了消除由于信号在中大气传播时存在大气干扰造成的定位误差，从而输出高精度的标签位置的定位信息的目的。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种针对uwb定位的大气误差处理方法，其中，所述方法包括：
通过uwb设备得到标签与基站之间的测量距离，通过基站和标签之间的测量距离建立观测方程；
在所述观测方程中引入与测量距离成正比例的大气误差参数；
通过三角定位的方法将位置参数与大气误差参数一起进行补偿解算从而消除大气中信号传播的大气干扰造成的误差；
解算得出消除大气误差后的标签位置以及实时的大气误差参数并输出解算结果。
进一步地，通过uwb设备得到标签与基站之间的测量距离，通过基站和标签之间的测量距离建立观测方程步骤以前还包括：
建立定位坐标系；
所述位置参数包括已知的基站坐标以及估算的初始标签坐标。
进一步地，通过三角定位的方法将位置参数与大气误差参数一起进行补偿解算从而消除大气中信号传播的大气干扰造成的误差步骤具体包括：
在初始标签坐标位置进行泰勒展开；
利用最小二乘法对标签位置进行递推估算。
进一步地，所述解算得出消除大气误差后的标签位置以及实时的大气误差参数并输出解算结果步骤之后还包括：
重复进行泰勒展开和最小二乘的方法进行求解直至标签位置坐标的精度达到预设的精度要求。
进一步地，所述引入的大气误差参数的观测方程为：
所述基站的数量至少为4个。
进一步地，在选定的初始标签坐标位置(x0,y0,z0)进行泰勒级数展开，并忽略二阶以上分量，得到：
式中：△x＝x-x0，△y＝y-y0，△z＝z-z0，
进一步地，当所述基站为n个时，引入矩阵式b＝ax，其中：
所述矩阵b代表第i个基站的观测值，所述矩阵a代表观测设计矩阵，所述矩阵x代表状态参数。
进一步地，通过最小二乘求解方程可以得到x的最小二乘估算：
进一步地，所述重复进行泰勒展开和最小二乘的方法进行求解直至标签位置坐标的精度达到预设的精度要求步骤具体包括：
进行算法迭代，代入标签初始坐标(x0,y0,z0)得到第一组△x，△y，△z，k的值，在下一次迭代时，更新x0＝x0+△x，y0＝y0+△y，z0＝z0+△z，重复上述过程直至标签位置坐标的精度达到预设的精度要求。
进一步地，所述预设的精度要求具体为：
预设阈值△，当即|△x|+|△y|+|△z|≤△时，得到的位置坐标(x,y,z)即为经多次迭代后估算得到的标签位置。
综上所述，本发明通过在观测方程中引入大气误差参数，并将位置参数与大气误差参数一起进行补偿解算，达到了消除大气中信号传播的大气干扰造成的误差，从而输出高精度的标签位置的定位信息的目的。
附图说明
图1是本发明提供的针对uwb定位的大气误差处理方法较佳实施例的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例：一种针对uwb定位的大气误差处理方法，如图1所示，所述方法包括：
s100、通过uwb设备得到标签与基站之间的测量距离，通过基站和标签之间的测量距离建立观测方程；
优选的，所述基站的数量至少为4个；
由于空间中的一个点的位置可由4个已知点到该点的距离唯一确定，因此，通过uwb设备得到标签与至少4个基站之间的测量距离，可唯一确定标签的位置。
s200、在所述观测方程中引入与测量距离成正比例的大气误差参数；
具体的，所述引入了大气误差参数的观测方程为：
在uwb室内高精度定位中，设置大气误差参数与测量距离成正比例，已经可以充分满足消除大气误差的需求
s300、通过三角定位的方法将位置参数与大气误差参数一起进行补偿解算从而消除大气中信号传播的大气干扰造成的误差；
通过三角定位的方法将位置参数与大气误差参数一起进行解算，可以得到补偿了大气误差后的高精度的标签位置以及实时的大气误差参数。
s400、解算得出消除大气误差后的标签位置以及实时的大气误差参数并输出解算结果。
进一步地，所述步骤s100以前还包括：
s001、建立定位坐标系；
所述位置参数包括已知的基站坐标以及估算的初始标签坐标。
具体的，在空间中建立一个定位坐标系，其中，位置参数包括基站坐标以及标签坐标，基站坐标为已知的坐标参数，标签坐标为待求解的目标参数，在求解标签坐标以前，设置一个估算的初始标签坐标。
进一步地，所述步骤s300具体包括：
s301、在初始标签坐标位置进行泰勒展开；
具体的，设置初始标签坐标为(x0,y0,z0)，在选定的初始标签坐标位置(x0,y0,z0)进行泰勒级数展开，并忽略二阶以上分量：
运算得到：
式中：△x＝x-x0，△y＝y-y0，△z＝z-z0，
当所述基站为n个时，引入矩阵式b＝ax，其中：
其中，(x0,y0,z0)为标签的初始位置，(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)、…、(xn,yn,zn)、依次分别为基站1、2、…、n的位置坐标。d1、d2、…、dn分别表示为第n＝1、2、…个基站与标签之间的距离；d01、d02、…、d0n表示第n＝1、2、…个基站与初始位置标签之间的距离。
所述矩阵b代表第i个基站的观测值，所述矩阵a代表观测设计矩阵，所述矩阵x代表状态参数，所述基站个数至少为4个。
s302、利用最小二乘法对标签位置进行递推估算。
具体的，通过最小二乘求解方程可以得到x的最小二乘估算：
进一步地，所述步骤s300之后还包括：
s310、重复进行泰勒展开和最小二乘的方法进行求解直至标签位置坐标的精度达到预设的精度要求。
具体的，所述步骤s310具体包括：
进行算法迭代，代入标签初始坐标(x0,y0,z0)得到第一组△x，△y，△z，k的值，在下一次迭代时，更新x0＝x0+△x，y0＝y0+△y，z0＝z0+△z，重复上述过程直至标签位置坐标的精度达到预设的精度要求。
所述预设的精度要求具体为：
预设阈值△，当即|△x|+|△y|+|△z|≤△时，得到的位置坐标(x,y,z)即为经多次迭代后估算得到的标签位置。
在本实施例中，优选阈值△＝30cm。其中，阈值△＝30cm时即可保证日常使用的定位精度。在其他实施例中，还可以根据实际需要设置阈值△为其他值。
综上所述，本发明利用一个标签和i(i≥4)个基准站之间的测量距离建立观测方程。通过泰勒级数展开消去二阶以上的分量进行线性化，根据引入与测量距离成正比的大气误差参数，解算并同时得出位置误差参数和实时的大气误差参数，再进行算法迭代直至标签位置坐标的精度达到预设的精度要求，从而消除了大气中信号传播的大气干扰造成的误差，最终解算出满足特定精度要求的标签位置。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。