中国地质大学(北京)李卓获国家专利权
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龙图腾网获悉中国地质大学(北京)申请的专利一种LOS/NLOS环境下UWB设备位置确定方法及装置、电子设备获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119716730B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-12发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411815939.3,技术领域涉及:G01S5/02;该发明授权一种LOS/NLOS环境下UWB设备位置确定方法及装置、电子设备是由李卓;赵乐龙设计研发完成,并于2024-12-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种LOS/NLOS环境下UWB设备位置确定方法及装置、电子设备在说明书摘要公布了:本发明公开了一种LOSNLOS环境下UWB设备位置确定方法及装置、电子设备,属于计算机技术领域。本方法包括:响应于在检测到目标设备与参考基站建立连接,获取目标设备与参考基站的TOF及RSS信息;在一级滤波通道的子滤波器中根据TOF及RSS信息,计算得到所有通道中各子滤波器的位置状态局部最优估计;根据所有子滤波器的局部最优估计结果,在二级滤波部分确定目标设备的位置。本发明能够在无需NLOS识别补偿的条件下,自适应LOSNLOS环境变化,并借助混合参数方案实现对目标设备的高精度、高鲁棒性的实时位置估计与跟踪,计算时间与单纯TOF测量跟踪相当。
本发明授权一种LOS/NLOS环境下UWB设备位置确定方法及装置、电子设备在权利要求书中公布了:1.一种LOSNLOS环境下UWB设备位置确定方法,其特征在于,当目标在m个基站监测区域内移动时,基站确定目标运动的状态向量,包括如下步骤: 步骤一:通过TOF和RSS两种方式获取基站对目标的量测信息,并进行两种量测信息的融合,设k时刻的融合测量向量为Zk;TOF代表飞行时间,RSS代表接收信号强度; 步骤二:对融合得到的测量信息进行一级滤波计算;所述一级滤波设置J个子滤波器,其中EKF滤波器个数为N个,EHF滤波器个数为J-N个,一级滤波的输入为k时刻的量测向量Zk,k-1时刻的最优状态估计和后验估计协方差矩阵对N个EKF滤波器,设置不同模型的状态转移矩阵代入,同时设置噪声协方差矩阵和过程噪声采用不同大小的噪声矩阵,作为LOS环境的投影;对J-N个EHF滤波器,设置不同大小的阻尼因子和过程噪声系数矩阵,作为NLOS环境的投影;设由J个子滤波器输出J个k时刻的最优状态估计和后验估计协方差矩阵EKF代表扩展卡尔曼滤波,EHF代表扩展H∞滤波; 所述的步骤二包括:设k时刻的测量向量Hk,TOF和Hk,RSS分别是由TOF和RSS方式获取的基站对目标的量测信息,测量矩阵Gk=[Hk,TOFHk,RSS]T;为k时刻目标的运动状态向量先验估计;ε为噪声向量; 21将和分别代入第1个到第N个EKF滤波器,EKF滤波器计算如下: 其中,为k时刻的先验估计协方差矩阵,Fk-1为k-1时刻至k时刻的状态转移矩阵,Qk-1为噪声协方差矩阵,Bk-1表示k-1时刻的噪声雅可比矩阵,上角标T表示转置; EKF矫正更新阶段的计算方程为: 其中,Kk为增益矩阵,Rk为量测噪声矩阵,Ck为量测噪声雅各比矩阵,为k时刻的后验估计状态向量,为k时刻的后验估计协方差矩阵,I为单位矩阵,上角标-1表示求逆矩阵;由上计算得到LOS子模型在EKF作用下的和 22设过程噪声矩阵Wk及测量噪声vk能量有界,在给定阻尼因子γ时,从第N+1到J个EHF滤波器计算如下: 其中,Lk为系数矩阵,Sk为EHF增益矩阵,M为过程噪声系数矩阵,Gk-1、Rk-1分别是k-1时刻的量测矩阵、量测噪声矩阵;Zk-1是k-1时刻的融合测量向量;由上计算得到NLOS子模型在EHF作用下的和 步骤三:对一级滤波输出的结果进行二级滤波计算;所述二级滤波在联邦滤波器中基于一级滤波中各子滤波器输出的和进行整体数据融合,得到目标全局最优定位估计结果;所述二级滤波首先将作为矩阵Pk进行规范化处理,再计算一级滤波的各个子滤波器对应的矩阵P”k的特征值,根据特征值计算各子滤波器在二级滤波中的权重因子,最后联邦滤波器基于所述权重因子计算当前k时刻目标最优定位估计结果。
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