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龙图腾网获悉中国电子科技集团公司第五十四研究所申请的专利一种基于天线阵列的单基站UWB/惯性融合导航方法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：CN116164738B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-05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：202310117520.X，技术领域涉及：G01C21/16；该发明授权一种基于天线阵列的单基站UWB/惯性融合导航方法是由杨子寒;黄璐;蔚保国;程建强;李雅宁;贾浩男;李爽;张衡;梁晓虎;陈冲设计研发完成，并于2023-02-15向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于天线阵列的单基站UWB/惯性融合导航方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于天线阵列的单基站UWB惯性融合导航方法，属于组合导航领域。本发明采集k时刻UWB基站与标签间的距离数据、UWB基站阵列天线接收到的载波相位数据、加速度计数据以及陀螺仪数据；判断导航系统是否初始化，若已经初始化，利用阵列天线接收到的载波相位数据解算标签在UWB坐标系下的方位角、俯仰角信息，利用惯性传感器数据进行相邻UWB测量帧之间的预积分；联合UWB测距、测角误差和惯性预积分误差对载体导航信息进行优化求解；输出载体的导航信息。本发明克服了多基站UWB惯性融合方法在基站安装部署、时间同步等方面的不足，并通过紧耦合的方式对载体位姿进行全局优化求解，提高了导航精度。

本发明授权一种基于天线阵列的单基站UWB/惯性融合导航方法在权利要求书中公布了：1.一种基于天线阵列的单基站UWB惯性融合导航方法，其特征在于，包括以下步骤： 1采集k时刻UWB基站与标签间的距离数据、UWB基站阵列天线接收到的载波相位 数据、加速度计数据以及陀螺仪数据；其中，为编号 为j的天线阵元接收到的载波相位，n为天线阵元数量； 2判断导航系统是否完成初始化，若未完成初始化，则进行初始化，得到陀螺仪零偏的初始值和重力分量的估计值，并跳转至步骤1；若已经完成初始化，则进入步骤3； 3利用UWB基站阵列天线接收到的载波相位数据，解算标签在UWB坐标系下的方位角、俯仰角信息； 4利用惯性传感器数据进行相邻UWB测量帧之间的预积分； 5联合UWB测距、测角误差和惯性预积分误差对载体导航信息进行优化求解；具体方式为： 建立优化变量X： 其中，，l为最后一帧的序号，、、、、分 别表示第k帧的载体位置、速度、四元数、加速度计和陀螺仪的零偏，载体的机体坐标系与惯 性传感器坐标系重合； 建立优化函数： 其中，为惯性预积分误差，表示该惯性预积分误差项是第k-1帧UWB测量 与第k帧UWB测量之间的惯性预积分误差，B是所有惯性测量的集合，为惯性预积分误差 的协方差；、、分别为UWB测距误差、方位角测量误差和俯仰角测 量误差，、、分别表示该UWB误差项是第k帧UWB测量的测距误差、方位角测量误差以 及俯仰角测量误差，U是所有UWB测量的集合，、、分别为UWB测距误差的协方差、方 位角测量误差的协方差以及俯仰角测量误差的协方差；，表示将误差项转化为 马氏距离，为该误差项对应的协方差； 相邻两UWB测量帧之间的惯性预积分误差由预积分预测值与预积分估计值之差得到： 其中，为k-1时刻导航坐标系到机体坐标系的旋转矩阵；、分别为k时刻和k- 1时刻机体坐标系在导航坐标系下的位置；、分别为k时刻和k-1时刻机体坐标系在导 航坐标系下的速度；为相邻两UWB测量帧之间的时间间隔；、分别为k时刻和k-1 时刻机体坐标系在导航坐标系下旋转的四元数；、分别为k时刻和k-1时刻机体坐标 系下的加速度计零偏；、分别为k时刻和k-1时刻机体坐标系下的陀螺仪零偏， 表示取四元数的x、y、z分量； 第k帧UWB测量的测距误差由标签和UWB基站的距离预测值与距离测量值之差得到： 其中，为标签在惯性传感器坐标系下的位置，为初始时刻UWB坐标系与惯 性传感器坐标系之间的外参，均通过标定得到，表示k时刻标签与UWB基站之间的的距 离测量值； 第k帧UWB测量的方位角测量误差由标签在UWB坐标系下的方位角预测值与方位角测量值之差得到： 其中，、分别表示取三维位置向量的x、y轴坐标值，为步骤3中求得的k时 刻标签在UWB坐标系下的方位角测量值； 第k帧UWB测量的俯仰角测量误差由标签在UWB坐标系下的俯仰角预测值与俯仰角测量值之差得到： 其中，表示取三维位置向量的z轴坐标值，为步骤3中求得的k时刻标签在UWB 坐标系下的俯仰角测量值； 使用高斯-牛顿法对优化函数进行迭代求解，当达到误差收敛或者设定的最大迭代次数时停止迭代，得到系统优化变量的最优估计值，求得载体的导航信息； 6输出载体的导航信息。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术，可联系本专利的申请人或专利权人中国电子科技集团公司第五十四研究所，其通讯地址为：050081 河北省石家庄市中山西路589号五十四所卫星导航实验室；或者联系龙图腾网官方客服，联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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