中国矿业大学陈国良获国家专利权
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龙图腾网获悉中国矿业大学申请的专利一种基于生成式指纹遍历匹配的UWB室内定位方法及系统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:CN120676452B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-10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:202510809808.2,技术领域涉及:H04W64/00;该发明授权一种基于生成式指纹遍历匹配的UWB室内定位方法及系统是由陈国良;王腾设计研发完成,并于2025-06-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于生成式指纹遍历匹配的UWB室内定位方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于生成式指纹遍历匹配的UWB室内定位方法及系统,首先配置超参数并划分粗略虚拟栅格,再根据粗略虚拟栅格构建粗略指纹数据库,接着按照索引编号依次从粗略指纹数据库中选择粗略栅格点数据,再计算每个基站的测量距离与相应粗略栅格点欧氏距离的差值并作为第一距离差值;本发明实现了具有将目标定位空间划分为三维虚拟栅格单元进行亚米级精度的室内定位功能,且通过Huber损失函数能将距离差非线性化从而减轻了遍历匹配过程中异常测量的影响,而通过损失值能精确描述真实位置与虚拟栅格点之间的差异并确定目标位置,不仅避免了人工采集指纹数据的繁杂工作量,还显著降低了测距误差对定位的影响,适合被广泛推广和使用。
本发明授权一种基于生成式指纹遍历匹配的UWB室内定位方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于生成式指纹遍历匹配的UWB室内定位方法,其特征在于:包括以下步骤, 步骤A,配置超参数并划分粗略虚拟栅格,具体步骤如下, 步骤A1,配置超参数,所述超参数包括Huber损失函数阈值δ、粗略栅格边长C和精细栅格边长F,所述Huber损失函数阈值δ具体是根据测距误差水平取值,所述粗略栅格边长C具体是根据粗定位与精定位的平衡计算量取值,所述精细栅格边长F具体是根据用户的目标定位精度取值; 步骤A2,划分粗略虚拟栅格,具体步骤如下, 步骤A21,对基站空间进行扩展并作为目标定位空间TLS,具体是将基站组的平面边界在平面维度上扩展至原长度的2倍,再将高度边界从地面向上扩展到最高基站高度的1.5倍,所述目标定位空间TLS在三维方向上的边长可分别表示为Lx、Ly和Lz; 步骤A22,将目标定位空间TLS划分为多个边长为C的三维虚拟栅格并保留划分后不足一个完整栅格空间的子栅格,再将栅格化后的所有栅格顶点作为粗略栅格点,如公式1所示, 1 其中,为粗略栅格点的总数,为向上取整函数; 步骤A23,从目标定位空间TLS内最小三维坐标的栅格点开始将每个粗略栅格点均按照字典顺序分配唯一索引编号,再在依次沿着x轴、y轴、z轴进行编号的同时记录每个粗略栅格点对应的三维坐标; 步骤B,根据粗略虚拟栅格构建粗略指纹数据库,具体步骤如下, 步骤B1,将每个粗栅格点作为参考位置,再分别提取每个粗栅格点相应的距离特征,其中第i个粗略栅格点与第k个基站之间的欧氏距离如公式2所示, 2 其中,和分别为第i个粗略栅格点三维坐标和第k个基站三维坐标; 步骤B2,获得所有粗略栅格点到每个基站的欧氏距离后能构建粗略指纹数据库,所述粗略指纹数据库采用结构化表格形式存储,所述粗略指纹数据库的每一行对应一个粗略栅格点指纹信息,所述粗略指纹数据库的第一列为粗略栅格点索引编号,所述粗略指纹数据库的第二列为粗略栅格点三维坐标,所述粗略指纹数据库的其他每一列均为粗略栅格点与各个基站之间的欧氏距离,所述粗略指纹数据库中的所有数据均按照小数点后三位精度进行存储; 步骤C,按照索引编号依次从粗略指纹数据库中选择粗略栅格点数据,再计算每个基站的测量距离与相应粗略栅格点欧氏距离的差值并作为第一距离差值,其中第k个基站的测量距离与第i个粗略栅格点到对应基站的欧氏距离的差值如公式3所示, 3; 步骤D,利用第一距离差值计算粗略栅格点对应的Huber损失,再将最小Huber损失对应的粗略栅格点三维坐标作为粗定位位置,具体步骤如下, 步骤D1,利用第一距离差值计算粗略栅格点对应的Huber损失,具体是设第一距离差值的总数为M个,再计算每个第一距离差值中粗略栅格点对应的Huber损失,如公式4所示, 4 其中,为粗略栅格点对应的Huber损失; 步骤D2,将最小Huber损失对应的粗略栅格点三维坐标作为粗定位位置,具体是在获得全部粗略栅格点对应的Huber损失后按照索引编号遍历寻找最小Huber损失,再选择最小Huber损失对应的粗略栅格点三维坐标作为粗定位位置,其中所述Huber损失用于定量描述目标位置与粗略栅格点之间的相似度; 步骤E,将粗定位位置作为中心并在三维空间中设定立方区域,再将立方区域划分为多个精细虚拟栅格并得到精细栅格点; 步骤F,对每个精细栅格点分配索引编号并记录精细栅格点三维坐标,再计算每个基站的测量距离与相应精细栅格点欧氏距离的差值并作为第二距离差值; 步骤G,利用第二距离差值计算精细栅格点对应的Huber损失并将Huber损失最小的精细栅格点作为精细定位位置,再将精细定位位置作为目标位置并完成UWB室内定位作业。
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