本发明涉及超宽带室内定位的，具体涉及一种基于室内狭长廊道区域超宽带定位的凝聚函数方法。
背景技术：
1、超宽带(ultra-wideband，uwb)定位技术以其可提供厘米级的理论测距精度且布设简单的优势，可为室内无gnss信号或弱gnss信号区域提供有效的测距信息，满足该区域对高精度、高连续、高可靠位置信息的需求。
2、近年来，针对超宽带定位的研究很多，主要分为以下两类：基站分布几何构型优化研究及定位数据处理方法研究。其中，基站分布几何构型优化主要通过研究特定区域超宽带的基站布设方法，分析特定区域的定位精度因子，为特定场景实时定位应用提供优化的基站部署方案。目前这方面的研究较多集中于长、宽相差不大的矩形、椭圆形(如运动场)区域。而针对狭长区域基站布设的问题由于其建筑结构的特殊性，往往难以得到可靠的布设方案。因而，只能将基站布设于狭长廊道的四角，并在廊道的中轴线间隔布设基站。该方案难以保证水平区域的定位精度，常出现的定位结果的偏移、发散现象。
3、而关于定位数据处理方法的研究主要可分为两类，一类是基于最小二乘原理的定位方法；另一类是考虑了运动状态信息的滤波处理方法。各类方法均通过引入抗差、自适应及运动状态约束信息(如行人定位时的零速修正、载体运动时的非平稳性约束等)，以抵抗外界环境因素干扰，提高定位结果的精度。但在狭长廊道环境下，由于测距边长差异大，邻近超宽带基站较少等原因；采用抗差、自适应数据处理方法或引入准确的动态约束信息也难以保证定位结果的稳定性与可靠性。
4、因此，目前在室内狭长廊道区域的定位方法在定位结果的精度和可靠性上均面临挑战。
技术实现思路
1、针对现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种基于室内狭长廊道区域超宽带定位的凝聚函数方法，以解决现有技术中目前在室内狭长廊道区域的定位方法在定位结果的精度和可靠性上均面临挑战的技术问题。
2、本发明提供了一种基于室内狭长廊道区域超宽带定位的凝聚函数方法，包括：
3、s1、在室内局部空间内布置uwb基站和uwb标签，利用所述超宽带信号在uwb标签到uwb基站间的信号传播的往返时间确定距离值；
4、s2、结合所述距离值建立uwb测距方程，使其线性化得到线性化超宽带测距方程；
5、s3、提取室内狭长廊道区域的建筑建构信息，将其转换为室内局部空间坐标系下的廊道宽度信息，并基于廊道宽度信息和uwb标签前后历元的运动变化信息作为约束，建立不等式约束方程；
6、s4、将所述不等式约束方程和线性化超宽带测距方程联立，构建不等式约束平差模型，通过所述不等式约束平差模型确定uwb标签的坐标，并判断所述坐标是否满足不等式约束，若满足则输出定位结果，反之则继续步骤s5；
7、s5、结合凝聚函数法，优化所述不等式约束平差模型；
8、s6、采用乘子罚函数策略，再次优化所述不等式约束平差模型，得到uwb标签的实时位置信息及其近似协方差矩阵；
9、s7、采用蒙特卡洛半仿真技术获取uwb标签定位的后验概率密度分布，完成定位精度分析。
10、可选地，所述利用所述超宽带信号在uwb标签到uwb基站间的信号传播的往返时间确定距离值，包括：
11、所述距离值的计算公式表示为：
12、
13、其中，tround和treply分别为uwb标签超宽带信号的发送时间和响应超宽带信号的到达时间，trtt为超宽带信号传播的往返时间；为uwb标签和uwb基站之间的标准时间偏差；c表示真空条件下的光速。
14、可选地，所述往返时间，包括：
15、采用双边双向测距获取所述往返时间trtt，所述往返时间的误差公式表示为：
16、
17、其中，kround和kreply分别为uwb标签和uwb基站的理想时钟频率的倍数。
18、可选地，所述结合所述距离值建立uwb测距方程，包括：
19、在局部坐标系中，考虑所述uwb基座的误差，将所述uwb测距方程用公式表示为：
20、
21、其中，上标n表示局部坐标系中的相关向量；为测距观测值，为uwb基站与uwb标签的几何距离；为测距误差。
22、可选地，所述使其线性化得到线性化超宽带测距方程，包括：
23、将所述uwb测距方程线性化得到线性化超宽带测距方程，其公式表示为：
24、
25、其中，且l和l均表示uwb基站个数，1≤i≤l，为中第i个元素；为uwb基站坐标；为uwb标签的近似坐标；为uwb标签的位置；且
26、可选地，所述基于廊道宽度信息和uwb标签前后历元的运动变化信息作为约束，建立不等式约束方程，包括：
27、所述不等式约束方程的公式表示为：
28、
29、其中，d表示廊道的宽度；分别表示uwb标签前后两个历元的前向及高度变化；f、h为前向及高度变化的阈值，并将不等式约束方程等价表示为：
30、
31、其中，表示kronecker积。
32、可选地，联立所述不等式约束方程和线性化超宽带测距方程，构建不等式约束平差模型，包括：
33、所述不等式约束平差模型表示为：
34、
35、其中，de为y的协方差矩阵，为单位权方差因子，qe为y的协因数矩阵。
36、可选地，所述通过所述不等式约束平差模型确定uwb标签的坐标，并判断所述坐标是否满足不等式约束，若满足则输出定位结果，反之则继续步骤s6，包括：
37、对所述不等式约束平差模型中的第一式进行最小二乘平差，确定uwb标签的坐标，所述坐标表示为：
38、
39、其中，表示超宽带测距值的权；r为多余观测数；表示估计值，并将估计值代入所述不等式约束平差模型中的第二式，判断其是否满足不等式约束，若满足则将定位结果中的标签定位结果及其精度评定信息作为输出结果，反之满足则继续步骤s5。
40、可选地，所述结合凝聚函数法，优化所述不等式约束平差模型，包括：
41、将所述不等式约束平差模型中的不等式约束问题等价转换为单一的等式约束问题，并将优化后的不等式约束平差模型表示为：
42、min:
43、s.t.:
44、其中，为单一的等式凝聚函数。
45、可选地，所述采用乘子罚函数策略，再次优化所述不等式约束平差模型，得到uwb标签的实时位置信息及其近似协方差矩阵，包括：
46、采用乘子罚函数策略，构造无约束最小化问题，并将所述uwb标签的位置信息表示为：
47、min:
48、其中，α为拉格朗日乘子，c为惩罚因子，并可通过进行更新，位置信息对应的近似协方差矩阵可通过如下公式得到：
49、
50、其中，下标icls表示廊道的建筑结构信息约束条件下的值，d表示协方差矩阵，nc＝ctn-1c。
51、相比于现有检测技术，本发明具有如下有益效果：
52、1、解决了现有定位方法中未顾及狭长廊道的特殊建筑结构，导致定位结果便宜和发散的问题。
53、2、构建不等式约束信息，并采用凝聚函数方法可将任意多个不等式约束信息转换为单一等式约束信息，在提高计算效率的同时，也能给出定位结果的近似协方差矩阵，实现了定位结果的稳定性和可靠性。
1.一种基于室内狭长廊道区域超宽带定位的凝聚函数方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于室内狭长廊道区域超宽带定位的凝聚函数方法，其特征在于，所述利用所述超宽带信号在uwb标签到uwb基站间的信号传播的往返时间确定距离值，包括：
3.如权利要求2所述的基于室内狭长廊道区域超宽带定位的凝聚函数方法，其特征在于，所述往返时间，包括：
4.如权利要求2所述的基于室内狭长廊道区域超宽带定位的凝聚函数方法，其特征在于，所述结合所述距离值建立uwb测距方程，包括：
5.如权利要求4的基于室内狭长廊道区域超宽带定位的凝聚函数方法，其特征在于，所述使其线性化得到线性化超宽带测距方程，包括：
6.如权利要求5所述的基于室内狭长廊道区域超宽带定位的凝聚函数方法，其特征在于，所述基于廊道宽度信息和uwb标签前后历元的运动变化信息作为约束，建立不等式约束方程，包括：
7.如权利要求6所述的基于室内狭长廊道区域超宽带定位的凝聚函数方法，其特征在于，联立所述不等式约束方程和线性化超宽带测距方程，构建不等式约束平差模型，包括：
8.如权利要求7所述的基于室内狭长廊道区域超宽带定位的凝聚函数方法，其特征在于，所述通过所述不等式约束平差模型确定uwb标签的坐标，并判断所述坐标是否满足不等式约束，若满足则输出定位结果，反之则继续步骤s6，包括：
9.如权利要求8所述的基于室内狭长廊道区域超宽带定位的凝聚函数方法，其特征在于，所述结合凝聚函数法，优化所述不等式约束平差模型，包括：
10.如权利要求9所述的基于室内狭长廊道区域超宽带定位的凝聚函数方法，其特征在于，所述采用乘子罚函数策略，再次优化所述不等式约束平差模型，得到uwb标签的实时位置信息及其近似协方差矩阵，包括：
