] 最终所需要的天线群延迟参数为整个球面的群延迟参数，测量方法为，将所需要 测量的天线固定在旋转平台上，分别测量空间直角坐标系中两个正交平面上的整个圆周的 群延迟参数，其测量间隔(每次旋转的角度)的设定应该与所使用的姿态传感器的精度相匹 配，例如所使用的姿态传感器的精度是5度，则测量间隔也应该是5度。
[0029] 并将这些参数存储为表，以备查表使用。
[0030] 表1:天线群延迟参数表示例(部分）
」 B，测重母个播?的怔置以及大线妥念，开仔储爸用。
[0033] 表2:锚点位置以及天线姿态表示例
[0034]
[0035] 3,进行室内定位时，进行以下操作：
[0036] 3.1在每次进行标签与锚点之间的距离测量时，从标签处将标签的姿态参数传输 到锚点：
[0037] 具体实施时，可以在原本的标签通信控制程序基础上改进实现。
[0038] 原本的标签通信控制程序只是和锚点之间进行测距报文的传输，以获取标签与锚 点之间的距离。需要增加的是：
[0039] 在每次与锚点进行距离测量的时候，从姿态传感器获取自身天线的姿态，并将姿 态参数传输到锚点；
[0040] 3.2在每次进行标签与锚点之间的距离测量时，锚点接收标签的姿态参数并和标 签到本锚点的距离一起传输到定位解算服务器：
[0041] 具体实施时，可以在原本的锚点通信控制程序基础上改进实现。
[0042]原本的锚点通信控制程序实现的是与标签之间进行测距报文的传输，以获取标签 与锚点之间的距离，并将锚点与标签之间的距离传输到定位解算服务器，由定位解算服务 器计算标签的位置。需要增加的是：
[0043] 在每次与标签进行距离测量的时候，接收标签发来的姿态信息，并将姿态信息连 同距离信息一起转发给定位解算服务器。
[0044] 3.3当定位解算服务器进行定位时，进行初始解算，根据标签的粗略位置和姿态信 息，根据相应锚点的位置以及锚点的天线姿态计算标签天线与每个锚点天线之间的相互方 向关系，根据关系查找天线群延迟参数表，对标签和各锚点的原始距离信息进行修正，进行 再次解算。
[0045] 将定位解算服务器的定位流程修改成如下流程：
[0046]当收到定位标签和两个以上锚点的原始距离信息DIScoast以及姿态信息后，即利 用这些距离信息进行第一次定位解算(具体实施时可采用原有的定位解算算法），此时的距 离信息包含标签天线与锚点天线双方的群延迟，因此只能得到定位标签的粗略位置。
[0047]然后根据标签的粗略位置和姿态信息，查找措施2中得到的表2并计算标签天线与 每个锚点天线之间的相互方向关系，根据这个关系，查找措施2中得到的表1，得到标签天线 与锚点天线之间的天线群延迟总量DLgrp，则，需要修正的距离DISdgrp = DLgrp X C，C是光 速。而锚点到标签的准确距离013口^〇 = 0〇〇&81：-013(^印。天线群延迟总量01^印为标签天 线和此锚点天线在天线群延迟参数表中相应方向的群延迟参数的总和。
[0048]用这个准确距离DISprec再次进行定位解算（具体实施时可采用原有的定位解算 算法），得到标签的准确位置。
[0049]例如，定位标签测得的距离锚点1的原始距离为36.58米，距离锚点2的原始距离为 22.05米，距离锚点3的原始距离为14.71米，姿态为:0,0,0。
[0050]据此进行第一次定位解算，得到标签的粗略位置为(20.50,30.30,4.10);
[0051 ]而标签相对于三个锚点的方位分别为：（近似到5度的整数倍，以便查表）
[0052] 锚点1:水平角30度，竖直角0度 [0053] 锚点2:水平角120度，竖直角0度 [0054] 锚点3:水平角225度，竖直角0度 [0055]三个锚点相对于标签的方位分别为：
[0056] 锚点1:水平角210度，竖直角0度 [0057] 锚点2:水平角300度，竖直角0度 [0058] 锚点3:水平角45度，竖直角0度
[0059]以标签天线与锚点1之间的距离为例，两者之间的竖直角为零(在一个水平面上）， 而他们之间的水平角分别为30度和210度，经查表1，得到天线在这两个角度的群延迟量分 别为900ps和860ps，由于电磁波在锚点天线与标签天线之间传输的时候，需要经过这两个 天线，因此原始距离信息DIScoast中包含了这两个天线的群延迟，因此天线群延迟总量为 900+860 = 1670ps，造成的距离偏差为：
[0060] CX1760ps = 0.53 米 [0061 ] 则修正以后的距离为：
[0062] 36.58-0.53 = 36.06米
[0063]依次修正标签与三个锚点之间的距离，并用修正后的准确距离重新计算位置，得 到修正以后的准确坐标(20.0，30.0，4.0 )，本次定位结束。
[0064]具体实施时，可采用以下步骤实现：
[0065] 包括以下步骤，
[0066]步骤a，将各锚点发送的距离作为标签和各锚点的原始距离信息，进行初始解算得 到标签的粗略位置；
[0067] 步骤b，根据步骤a所得标签的粗略位置和标签的姿态信息，提取预先测量所得相 应锚点的位置以及锚点的天线姿态，计算标签天线与每个锚点天线之间的相互方向关系；
[0068] 步骤c，根据步骤b所得方向关系查找天线群延迟参数表，对标签和各锚点的原始 距离信息进行修正；
[0069]步骤d，根据步骤c所得修正结果进行再次解算，得到标签的修正后位置。
[0070] 具体实施时，本领域技术人员可采用计算机软件技术实现自动室内定位。
[0071] 本发明提供了本领域技术人员能够实现的技术方案。以上实施例仅供说明本发明 之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情 况下，还可以做出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案，都落入本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于UWB定位系统的室内定位方法，所述UWB定位系统包括锚点、标签以及定位 解算服务器，其特征在于:在每个需要定位的标签上分别安装用于感知标签的天线姿态的 姿态传感器， 预先测量标签和锚点分别所使用的天线的群延迟参数，得到天线群延迟参数表;实现 方式为，将天线固定在旋转平台上，分别测量空间直角坐标系中两个正交平面上的整个圆 周的群延迟参数，测量间隔根据所使用的姿态传感器的精度相应设定，根据测量所得的群 延迟参数存储得到天线群延迟参数表； 预先测量每个锚点的位置以及锚点的天线姿态并存储； 进行室内定位时，进行以下操作， 在每次进行标签与锚点进行距离测量的时候，标签从姿态传感器获取自身的姿态，并 将姿态参数传输到锚点； 在每次进行标签与锚点之间的距离测量时，锚点接收标签的姿态参数并和标签到本锚 点的距离一起传输到定位解算服务器； 当定位解算服务器进行定位时，执行包括以下步骤， 步骤a，将各锚点发送的距离作为标签和各锚点的原始距离信息，进行初始解算得到标 签的粗略位置； 步骤b，根据步骤a所得标签的粗略位置和标签的姿态信息，提取预先测量所得相应锚 点的位置以及锚点的天线姿态，计算标签天线与每个锚点天线之间的相互方向关系； 步骤c，根据步骤b所得方向关系查找天线群延迟参数表，对标签和各锚点的原始距离 信息进行修正； 步骤d，根据步骤c所得修正结果进行再次解算，得到标签的修正后位置。2. 根据权利要求1所述基于UWB定位系统的室内定位方法，其特征在于:步骤c的实现方 式为，设查找得到标签天线与某锚点天线之间的天线群延迟总量DLgrp，则需要修正的距离 DISdgrp=DLgrp X C，C是光速，对标签和该锚点的原始距离信息进行修正后的准确距离 DISprec=Dcoast_DISdgrp〇
【专利摘要】本发明提出一种基于UWB定位系统的室内定位方法，在每个需要定位的标签上分别安装用于感知标签的天线姿态的姿态传感器，预先测量标签和锚点分别所使用的天线的群延迟参数得到天线群延迟参数表，测量每个锚点的位置以及锚点的天线姿态并存储；进行室内定位时，标签从姿态传感器获取自身的姿态，并将姿态参数传输到锚点，锚点接收标签的姿态参数并和距离传输到定位解算服务器；当定位解算服务器进行定位时，进行初始解算得到标签的粗略位置，根据粗略位置和标签的姿态信息计算标签天线与每个锚点天线之间的相互方向关系，查找天线群延迟参数表对标签和各锚点的原始距离信息进行修正，再次解算得到标签的修正后位置。
【IPC分类】G01C21/20
【公开号】CN105547297
【申请号】CN201510920280
【发明人】张涛
【申请人】武汉大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月11日