CN116017306A - Uwb标签的位置确定方法、装置及uwb标签 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种UWB标签的位置确定方法、装置及UWB标签，属于UWB技术领域。该方法由UWB标签执行，该方法包括：获取定位时刻采集到的第一TDOA值，第一TDOA值指至少四个基站中每两个基站广播的UWB信号到达UWB标签的时间差值；基于历史数据信息，对第一TDOA值进行滤波处理，得到滤波处理后的第二TDOA值，历史数据信息指定位时刻之前采集到的TDOA值的数据特征，滤波处理用于去除第一TDOA值中的野值；基于第二TDOA值，确定定位时刻下UWB标签的第一标签位置。该方法可以提高UWB标签的定位准确性。

Description

UWB标签的位置确定方法、装置及UWB标签

技术领域

本申请实施例涉及超宽带(Ultra Wide Band，UWB)技术领域，特别涉及一种UWB标签的位置确定方法、装置及UWB标签。

背景技术

超宽带(Ultra Wide Band，UWB)技术是一种无线载波通信技术，在应用场景中，UWB技术可以应用于室内定位、物联网(InternetOfThings，IOT)设备控制、智能寻物等场景中。

相关技术中，UWB室内定位***由UWB基站和UWB标签组成，UWB基站需要预先布置在室内定位空间中，并且提前标定好每个基站的坐标，后续通过到达时间差(TimeDifference Of Arrival，TDOA)测得标签与不同基站之间的距离差(时间差)，进而使用WLS算法或者CHAN算法求解方程的最优解，以得到UWB标签的标签位置。然而，由于室内场景会产生信号多经、物体遮挡等环境因素得影响，导致UWB标签所得到得时间差存在误差，从而影响UWB标签定位结果得准确性。

发明内容

本申请实施例提供了一种UWB标签的位置确定方法、装置及UWB标签。所述技术方案如下：

一方面，本申请实施例提供了一种UWB标签的位置确定方法，所述方法由UWB标签执行，所述方法包括：

获取定位时刻采集到的第一TDOA值，所述第一TDOA值指至少四个基站中每两个基站广播的UWB信号到达所述UWB标签的时间差值；

基于历史数据信息，对所述第一TDOA值进行滤波处理，得到滤波处理后的第二TDOA值，所述历史数据信息指所述定位时刻之前采集到的TDOA值的数据关系，所述滤波处理用于去除所述第一TDOA值中的野值；

基于所述第二TDOA值，确定所述定位时刻下所述UWB标签的第一标签位置。

另一方面，本申请实施例提供了一种UWB标签的位置确定装置，所述装置由UWB标签执行，所述装置包括：

获取模块，用于获取定位时刻采集到的第一TDOA值，所述第一TDOA值指至少四个基站中每两个基站广播的UWB信号到达所述UWB标签的时间差值；

滤波处理模块，用于基于历史数据信息，对所述第一TDOA值进行滤波处理，得到滤波处理后的第二TDOA值，所述历史数据信息指所述定位时刻之前采集到的TDOA值的数据关系，所述滤波处理用于去除所述第一TDOA值中的野值；

确定模块，用于基于所述第二TDOA值，确定所述定位时刻下所述UWB标签的第一标签位置。

另一方面，本申请实施例提供了一种UWB标签，所述UWB标签包括：处理器、存储器和UWB组件，所述处理器分别与所述存储器和所述UWB组件电性相连，所述UWB组件用于进行UWB通信，所述存储器存储有至少一条指令，所述至少一条指令用于被所述处理器加载并执行以实现如上述方面所述的UWB标签的位置确定方法。

另一方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条程序代码，所述程序代码由处理器加载并执行以实现如上述方面所述的UWB标签的位置确定方法。

另一方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述方面的各种可选实现方式中提供的UWB标签的位置确定方法。

本申请实施例提供的技术方案可以带来如下有益效果：

通过结合历史数据信息(定位时刻之前采集到的TDOA值的数据特征)对定位时刻采集到的第一TDOA值(原始TDOA值)进行滤波处理，从而剔除第一TDOA值中的野值，以改善输入定位算法的TDOA值的数据质量；进一步使用滤波处理后的第二TDOA值进行标签位置确定，可以进一步提高UWB标签的定位准确性，避免由于异常TDOA值而导致异常定位结果的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请一个示例性实施例提供的实施环境的示意图；

图2示出了本申请一个示例性实施例提供的UWB标签的位置确定方法的流程图；

图3示出了本申请一个示例性实施例示出的UWB标签的定位原理图；

图4示出了本申请一个示例性实施例提供的UWB标签的位置确定方法的流程图；

图5示出了本申请一个示例性实施例示出的冗余信息处理流程图；

图6示出了本申请一个示例性实施例提供的UWB标签的位置确定方法的流程图；

图7示出了本申请一个示例性实施例示出的判断定位结果是否合理的流程图；

图8示出了本申请一个示例性实施例示出的完整UWB标签的位置确定方法的流程图；

图9示出了本申请一个实施例提供的UWB标签的位置确定装置的结构框图；

图10示出了本申请一个示例性实施例提供的UWB标签的结构方框图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

请参考图1，其示出了本申请一个示例性实施例提供的实施环境的示意图，该实施环境中包括UWB标签110和至少一个UWB基站120。

UWB标签110是具备UWB通信能力的标签或配件。本申请实施例中，UWB标签110可以接收UWB基站120广播的UWB信号，进而根据UWB信号，确定出UWB标签110自身所在的标签位置。

可选的，UWB标签110可以作为独立设备使用。也就是说，当终端或设备在安装或佩戴UWB标签110时，UWB标签110用于表征物品或设备的位置，也就是说，UWB标签110独立于物品(或设备)。独立于意味着，UWB标签110是独立于物品(或设备)的装置，能够单独作为产品进行售卖，而并非作为其他物品(或其他设备)的一部分集成于物品(或设备)内，也不是物品(或设备)的组成模块。

本申请实施例中，UWB标签110可应用于智能寻物场景中，在该场景下，物品(或设备)上携带有UWB标签110，使得UWB标签110所在位置可以表征物品(或设备)所在位置，比如，将UWB标签110粘贴、佩戴于物品(或设备)上，可以确定物品或设备所在位置。

UWB基站120用于广播UWB信号，使得UWB标签110可以基于UWB信号，定位自身坐标位置。可选的，本申请的定位场景下，需要至少部署4个UWB基站120。

请参考图2，其示出了本申请一个示例性实施例提供的UWB标签的位置确定方法的流程图，本申请实施例以该方法应用于图1所示的UWB标签为例进行说明，该方法包括：

步骤201，获取定位时刻采集到的第一TDOA值，第一TDOA值指至少四个基站中每两个基站广播的UWB信号到达UWB标签的时间差值。

UWB室内定位***由UWB基站和UWB标签组成，其中，UWB基站(以下可以简称为基站)需要预先布置在室内定位空间中，并且提前标定好每个基站的坐标，后续基于TDOA定位原理实现对UWB标签的位置定位。即预先对基站的UWB信号收发时隙进行时间同步，位于室内定位空间中的UWB标签接收一轮所有基站发出的UWB信号后，可以解算出UWB标签到每两个不同基站的时间差值(TDOA值)，或，解算出每两个不同基站广播的UWB信号到达UWB标签的时间差值，进而使用CHAN算法或者WLS算法基于TDOA值解算出UWB标签的坐标位置。

可选的，在采用TDOA定位原理进行室内定位过程中，UWB标签仅接收基站发送的UWB信号，而无需发送任何数据，可以实现无限容量，且确定UWB标签的坐标位置可以在UWB标签本地执行。

如图3所示，其示出了本申请一个示例性实施例示出的UWB标签的定位原理图。UWB标签可以接收基站1、基站2、基站3以及基站4广播得UWB信号，并解算得到每两个不同基站之间的TDOA值，比如，TDOA(1，2)表示基站1和基站2广播的UWB信号到达UWB标签之间的时间差值、TDOA

(2，3)表示基站2和基站3广播的UWB信号到达UWB标签之间的时间差值、TDOA(3，4)表示基站3和基站4广播的UWB信号到达UWB标签之间的时间差值以及TDOA(1，4)表示基站1和基站4广播的UWB信号到达UWB标签之间的时间差值；进而可以采用定位算法基于至少四个TDOA值解算得到UWB标签的标签位置。

可选的，UWB标签本身具备位置坐标确定能力，比如，UWB标签内部设置由微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，以实现对位置坐标的解算过程；可选的，在其他可能的场景中，UWB标签本身不具备位置坐标确定能力，UWB标签与终端设备电性相连，使得可以将TDOA值发送给终端设备，由终端设备进行UWB标签的位置确定。

可选的，UWB标签的位置确定方法不仅可以适用于室内定位场景，也可以适用于室外定位场景，本实施例仅以UWB室内定位进行示例性说明。

在一种可能的实施方式中，当部署在室内定位空间中的基站广播UWB信号，对应UWB标签接收广播的UWB信号，根据UWB信号解算得到每两个不同基站广播的UWB信号到达UWB标签的时间差值，即可以获取到定位时刻采集到的第一TDOA值。

可选的，为了可以实现TDOA定位，在室内定位空间中至少部署有4个基站(UWB基站)。在一个示例性的例子中，若当前室内场景中一共部署有4个基站，则获取得到的第一TDOA值可以包括：TDOA(1，2)、TDOA(1，3)、TDOA(1，4)、TDOA(2，3)、TDOA(2，4)、TDOA(3，4)等等。其中，TDOA(1，2)表示基站1和基站2广播的UWB信号到达UWB标签的时间差值，TDOA(1，3)表示基站1和基站3广播的UWB信号到达UWB标签的时间差值。

步骤202，基于历史数据信息，对第一TDOA值进行滤波处理，得到滤波处理后的第二TDOA值，历史数据信息指定位时刻之前采集到的TDOA值的数据特征，滤波处理用于去除第一TDOA值中的野值。

以UWB室内定位***为例，在实际定位过程中，由于存在信号多径、物体遮挡等环境因素的影响，会导致基站与UWB标签之间的传输路径并非直达路径，使得UWB标签所获取到的UWB到达时间可能存在误差，使得获取到的TDOA值存在偏差，从而产生异常的UWB标签定位结果；因此，为了提高UWB标签定位结果的准确性，在一种可能的实施方式中，需要对采集到的原始TDOA值(第一TDOA值)进行滤波处理，以去除第一TDOA值中的野值(严重偏离常规TDOA值的值)。

在室内定位场景中，由于UWB信号的传输速率较快，在UWB标签处于同一位置时可能采集到多轮TDOA值，则可以使用定位时刻之前采集到的TDOA值得数据特征(即历史数据信息)，来确定定位时刻下的第一TDOA值是否为野值，以实现对第一TDOA值的滤波处理，得到滤波处理后的第二TDOA值。

可选的，滤波处理可以采用中值滤波的方式，也可以利用冗余信息进行滤波，或者可以同时采用中值滤波和冗余信息进行滤波，具体的滤过程可以参考下文实施例，本实施例在此不做赘述。

步骤203，基于第二TDOA值，确定定位时刻下UWB标签的第一标签位置。

由于第二TDOA值是经过滤波处理后的TDOA值，可以滤除存在的野值以及一些非高斯白噪声，从而改善了用于定位计算的TDOA值得数据质量。进一步的，基于滤波处理后的第二TDOA值进行定位计算，确定定位时刻下UWB标签的第一标签位置，可以进一步提高第一标签位置的准确性，减少出现异常标签位置的概率。

综上所述，本申请实施例中，通过结合历史数据信息(定位时刻之前采集到的TDOA值的数据特征)对定位时刻采集到的第一TDOA值(原始TDOA值)进行滤波处理，从而剔除第一TDOA值中的野值，以改善输入定位算法的TDOA值的数据质量；进一步使用滤波处理后的第二TDOA值进行标签位置确定，可以进一步改善UWB标签的定位准确性，避免由于异常TDOA值而导致异常定位结果的问题。

在对第一TDOA值(原始TDOA值)进行滤波处理时，可以采用中值滤波方式，也可以通过提取TDOA矩阵中的冗余信息(每两行之间的TDOA差值信息)，对其进行滤波处理。

请参考图4，其示出了本申请一个示例性实施例提供的UWB标签的位置确定方法的流程图，本申请实施例以该方法应用于图1所示的UWB标签为例进行说明，该方法包括：

步骤401，获取定位时刻采集到的第一TDOA值，第一TDOA值指至少四个基站中每两个基站广播的UWB信号到达UWB标签的时间差值。

步骤401的实施方式可以参考步骤201，本实施例在此不做赘述。

步骤402，获取定位时刻之前目标时间段内采集到的第三TDOA值，目标时间段内UWB标签的位置未发生改变。

步骤403，基于第三TDOA值，确定历史数据信息。

其中，目标时间段可以是1s，一般UWB标签在1s内基本不会发生移动。由于UWB信号的传输时长约为2ns，在目标时间段内可以获取到多轮TDOA值(具体的轮次可以由UWB标签的接收频率决定，每一轮TDOA数据中均包括至少四个基站中每两个不同基站广播的UWB信号到达UWB标签的时间差值)。而在UWB标签位置基本不变的情况下，多轮TDOA数据中同一组基站的TDOA值应该差距较小，比如，基站1和基站2到UWB标签的时间差值在目标时间段内变化应该不会太大。对应可以使用目标时间段内采集到的第三TDOA值(历史TDOA值)对当前定位时刻的第一TDOA值进行筛选过滤。

可选的，可以从第三TDOA值(定位时刻之前的历史TDOA值)中确定出历史数据信息(历史数据特征)，以对当前定位时刻的第一TDOA值进行筛选过滤。

可选的，可以采用中值滤波和冗余信息滤波两种方式中的至少一种对第一TDOA值进行筛选处理。对应在一个示例性的例子中，步骤403可以包括步骤403A和步骤403B中的至少一种。

步骤403A，基于第三TDOA值，确定第一TDOA矩阵的第一冗余信息，第一冗余信息是第一TDOA矩阵中每两行第三TDOA值之间的差值信息。

其中，TDOA矩阵是由获取到的TDOA值构成的对角矩阵。以室内定位空间部署有4个基站为例，根据原始TDOA值构成的TDOA矩阵可以如下所示：原始TDOA值＝

TDOA(1，1)TDOA(1，2)TDOA(1，3)TDOA(1，4)

TDOA(2，1)TDOA(2，2)TDOA(2，3)TDOA(2，4)

TDOA(3，1)TDOA(3，2)TDOA(3，3)TDOA(3，4)

TDOA(4，1)TDOA(4，2)TDOA(4，3)TDOA(4，4)

其中，由于TDOA(1，1)、TDOA(2，2)、TDOA(3，3)、TDOA(4，4)理论上均为0，则TDOA矩阵为近似的对角矩阵。

在UWB标签位置未发生改变的情况下，TDOA矩阵中每两行TDOA值之间的差值也基本不会发生较大的改变，对应可以从第三TDOA值(历史TDOA值)所构成的第一TDOA矩阵中提取每两行第三TDOA值之间的差值信息，确定为第一TDOA矩阵的第一冗余信息，进而使用该第一冗余信息对当前定位时刻下的第一TDOA值进行过滤处理。

在一个示例性的例子中的，第一冗余信息的计算方式可以如下：

EG TDOA(1，2)＝TDOA(1，N)-TDOA(2，N)

其中，EG TDOA(1，2)表示TDOA矩阵的第一行和第二行之间的冗余信息，TDOA(1，N)表示第一行的第N个TDOA值，TDOA(2，N)表示第二行的第N个TDOA值，则冗余信息为4个TDOA(1，N)-TDOA(2，N)的值，分别为：TDOA(1，1)-TDOA(2，1)、TDOA(1，2)-TDOA(2，2)、TDOA(1，3)-TDOA(2，3)以及TDOA(1，4)-TDOA(2，4)。

步骤403B，基于第三TDOA值和第一TDOA值，确定TDOA中值。

除了可以通过TDOA矩阵的冗余信息对第一TDOA值进行滤波处理，还可以基于历史TDOA值(第三TDOA值)和第一TDOA值进行中值滤波处理。对应将第三TDOA值和第一TDOA值按照从小到大排序，得到TDOA值序列，进而取TDOA值序列的中值，确定为TDOA中值，进而使用该TDOA中值代替第一TDOA值参与后续的标签位置计算。

步骤404，基于历史数据信息，对第一TDOA值进行滤波处理，得到滤波处理后的第二TDOA值。

在历史数据信息可以是第一冗余信息，也可以是TDOA中值的情况下，可以分别按照不同滤波处理方式对第一TDOA值进行滤波处理。对应在一个示例性的例子中，步骤404可以包括步骤404A和步骤404B中的至少一种：

步骤404A，基于第一冗余信息，对第一TDOA值进行滤波处理，得到滤波处理后的第二TDOA值。

在历史数据信息为第一冗余信息的情况下，可以基于第一冗余信息对第一TDOA值进行滤波处理，以去除第一TDOA值中的野值(野值点)。

在一个示例性的例子中，使用第一冗余信息对第一TDOA值进行滤波处理的过程可以包括步骤404A1～步骤404A5，也即步骤404A可以包括步骤404A1～步骤404A5。

步骤404A1，获取第一TDOA值构成的第二TDOA矩阵。

步骤404A2，基于第二TDOA矩阵中每两行第二TDOA值之间的差值信息，确定第二冗余信息。

在UWB标签位置未发生改变的情况下，每一轮采集到的TDOA值的冗余信息差距应该较小，若差距较大，则表示可能存在异常TDOA值。则为了确定第一TDOA值中是否存在异常TDOA值，首先需要基于第一TDOA值生成第二TDOA矩阵，以获取第二TDOA矩阵中每两行第一TDOA值之间的差值信息，得到第二冗余信息，进而比较第一冗余信息和第二冗余信息之间的差异，以确定是否存在异常TDOA值。

其中，获取第二冗余信息的方式可以参考上文实施例中获取第一冗余信息的方式，本实施例在此不做赘述。

步骤404A3，确定第一冗余信息和第二冗余信息之间的冗余信息差值。

可选的，由于在UWB标签未发生移动的情况下，历史TDOA值的冗余信息应该和当前定位时刻下的冗余信息基本相同，若冗余信息相差较大，则表示可能存在异常TDOA值。因此，在一种可能的实施方式中，UWB标签可以通过计算第一冗余信息和第二冗余信息之间的冗余信息差值，确定冗余信息是否发生较大改变来判断是否存在异常TDOA值。

需要说明得是，由于TDOA矩阵存在多个行，则在确定冗余信息差值时，需要分别比较相同两行之间的冗余信息差值；比如，从第一冗余信息中选择第一行和第二行TDOA值的冗余信息，从第二冗余信息中也同样选择第一行和第二行TDOA值得冗余信息进行冗余信息差值确定。

步骤404A4，在冗余信息差值小于第一阈值的情况下，将第一TDOA值确定为第二TDOA值。

其中，第一阈值可以由开发人员进行设置。

可选的，若冗余信息差值小于第一阈值，则表示历史TDOA值的冗余信息与当前定位时刻下的冗余信息基本相同，对应不存在异常TDOA值，则可以直接将第一TDOA值确定为滤波处理后的第二TDOA值。

步骤404A5，在冗余信息差值大于第一阈值的情况下，将第三TDOA值确定为第二TDOA值。

反之，若冗余信息差值大于第一阈值，则表示历史TDOA值的冗余信息与当前定位时刻下的冗余信息存在较大差异，可能存在异常TDOA值，需要剔除该异常TDOA值。可选的，可以将剔除异常TDOA值得第一TDOA值确定为第二TDOA值；或者，也可以使用历史TDOA值(第三TDOA值)代替被剔除得TDOA值，得到滤波处理后得第二TDOA值。

如图5所示，其示出了本申请一个示例性实施例示出的冗余信息处理流程图。步骤501，利用冗余信息计算出新的TDOA；步骤502，输出处理后的TDOA值。通过历史TDOA值得冗余信息对当前TDOA数据进行滤波处理，剔除异常TDOA值，得到滤波处理后得TDOA值。

步骤404B，将TDOA中值，确定为滤波处理后的第二TDOA值。

在历史数据信息为TDOA中值得情况下，可以直接将TDOA中值确定为滤波处理后得第二TDOA值。

在其他可能的场景下，可以同时使用TDOA中值和第一冗余信息对第一TDOA值进行滤波处理。比如，可以先使用第一冗余信息对第一TDOA值进行异常TDOA值去除，得到筛选后的第一TDOA值，进而对筛选后的第一TDOA值进行中值滤波，以得到第二TDOA值。

步骤405，基于第二TDOA值，确定定位时刻下UWB标签的第一标签位置。

步骤405的实施方式可以参考上文实施例，本实施例在此不做赘述。

本实施例中，通过提取历史TDOA值中的冗余信息，以及TDOA中值，分别对第一TDOA值进行滤波处理，使得可以基于历史数据对当前数据进行筛选，以剔除当前数据中的异常TDOA值，避免基于异常TDOA值解算出异常定位结果，以提高UWB标签定位结果的准确性。

在其他可能的实施方式中，由于UWB标签在实时定位中，在UWB标签未发生移动时，基于UWB标签的历史定位结果算出的时间差值，应该与当前定位时刻下获取到的TDOA值差异较小；对应还可以基于历史定位结果，对TDOA值进行进一步筛选。

请参考图6，其示出了本申请一个示例性实施例提供的UWB标签的位置确定方法的流程图，本申请实施例以该方法应用于图1所示的UWB标签为例进行说明，该方法包括：

步骤601，获取定位时刻采集到的第一TDOA值，第一TDOA值指至少四个基站中每两个基站广播的UWB信号到达UWB标签的时间差值。

步骤602，基于历史数据信息，对第一TDOA值进行滤波处理，得到滤波处理后的第二TDOA值，历史数据信息指定位时刻之前采集到的TDOA值的数据特征，滤波处理用于去除第一TDOA值中的野值。

步骤601和步骤602的实施方式可以参考上文实施例，本实施例在此不做赘述。

步骤603，获取历史定位时刻下UWB标签的第二标签位置，历史定位时刻与定位时刻之间UWB标签的位置未发生改变。

在UWB标签位置未发生改变的情况下，根据历史定位时刻下解算出的UWB标签的第二标签位置，与已知基站坐标，计算得到的TDOA值，应该与当前定位时刻下获取到的TDOA值之间的残差较小；基于该残差特性，可以进一步对滤波处理的第二TDOA值进行筛选。对应UWB标签需要获取定位时刻之前上一定位时刻(历史定位时刻)确定出的UWB标签的第二标签位置，以便后续基于第二标签位置对第二TDOA值进行筛选。

步骤604，基于第二标签位置，对第二TDOA值进行筛选，得到筛选后的第四TDOA值。

在基于第二标签位置，对第二TDOA值进行筛选的过程中，首先需要基于第二标签位置计算出TDOA值，进而比较两个TDOA值之间的残差，以确定是否为异常TDOA值。对应在一个示例性的例子中，步骤604可以包括步骤604A～步骤604C。

步骤604A，基于第二标签位置，确定至少四个基站中每两个基站广播的UWB信号到达UWB标签的第一时间差值。

为了确定第二TDOA值中是否还存在异常TDOA值，首先需要计算历史TDOA值；对应UWB标签可以基于第二标签位置(历史标签位置)，与已知至少四个基站的基站坐标位置，计算出至少四个基站中每两个基站广播的UWB信号到达UWB标签的第一时间差值(即历史TDOA值)。

步骤604B，在第一时间差值与第二TDOA值之间的残差大于第二阈值的情况下，剔除第二TDOA值，得到筛选后的第四TDOA值。

在UWB标签位置基本不变的情况下，基于第二标签位置(历史标签位置)和基站坐标位置计算得到的TDOA值应该与当前定位时刻的TDOA值差异较小。对应可以通过计算第一时间差值与第二TDOA值之间的残差，并比较残差与第二阈值之间的关系，若残差大于第二阈值，则表示该第二TDOA值为异常TDOA值，需要剔除，从而得到筛选后的第四TDOA值。

步骤604C，在第一时间差值与第二TDOA值之间的残差小于第二阈值的情况下，将第二TDOA值确定为第四TDOA值。

反之，若第一时间差值与第二TDOA值之间的残差小于第二阈值，则表示该第二TDOA值为正常TDOA值，可以将第二TDOA值确定为第四TDOA值。

步骤605，基于第四TDOA值，确定定位时刻下UWB标签的第一标签位置。

由于TDOA定位原理需要至少四个TDOA值才可以实现，因此，在筛选得到第四TDOA值后，还需要判断第四TDOA值的数量，若第四TDOA值的数量大于数量阈值(4)时，可以使用定位算法(CHAN3d)基于至少四个TDOA值进行UWB标签位置的解算，得到定位时刻下UWB标签的第一标签位置。

可选的，若第四TDOA值得数量小于4个，则表示本次无法继续执行UWB标签位置得确定。

可选的，在其他可能的实施方式中，当使用CHAN3d解算得到UWB标签的位置坐标后，还需要对该位置坐标进行中值滤波以及残差运算，以进一步判断UWB标签的当前定位结果是否合理。对应在一个示例性的例子中，步骤605还可以包括步骤605A～步骤605D。

步骤605A，基于第四TDOA值，确定定位时刻下UWB标签的第三标签位置。

可选的，采用定位算法(CHAN3d)基于输入的第四TDOA值进行标签位置的计算，可以得到定位时刻下UWB标签的第三标签位置。

步骤605B，基于至少一个第四标签位置，对第三标签位置进行中值滤波处理，得到第五标签位置，第四标签位置是定位时刻之前目标时间段内计算得到的UWB标签位置。

为了进一步确定第三标签位置是否准确，在一种可能的实施方式中，首先基于定位时刻之前目标时间段内计算得到的UWB标签位置(至少一个第四标签位置)，对第三标签位置进行中值滤波处理，得到第五标签位置。其中，目标时间段内UWB标签未发生移动。其中，具体的中值滤波处理过程为：将至少一个第四标签位置(历史标签位置)和第三标签位置(当前标签位置)进行排序，得到标签位置序列，并取标签位置序列的中值，确定为第五标签位置。

可选的，在中值滤波处理后，还可以将三维的标签位置处理为二维的标签位置，以得到二维的第五标签位置。

步骤605C，基于第二标签位置，对第五标签位置进行校验。

可选的，为了进一步验证第五标签位置是否合理，还可以通过计算残差对第五标签位置进行校验。对应可以获取历史定位时刻的第二标签位置(前一次的定位结果)，基于该第二标签位置，计算残差以对第五标签位置进行校验。

在一个示例性的例子中，步骤605C还可以包括步骤605C1～步骤605C3。

步骤605C1，基于第二标签位置，确定至少四个基站中每两个基站广播的UWB信号到达UWB标签的第一时间差值。

在UWB标签位置未发生改变的情况下，基于前一次定位结果计算得到的TDOA值应该与当前定位结果计算得到的TDOA值相差较小。因此，在一种可能的实施方式中，当UWB标签获取到前一次的定位结果(第二标签位置)后，可以基于第二标签位置和各个基站的基站位置，分别计算每两个基站广播的UWB信号到达UWB标签的第一时间差值(历史TDOA值)，与后续当前定位结果计算得到的TDOA值进行比较。

步骤605C2，基于第五标签位置，确定至少四个基站中每两个基站广播的UWB信号到达UWB标签的第二时间差值。

对应基于第五标签位置与各个基站的基站位置，分别计算每两个基站广播的UWB信号到达UWB标签的第二时间差值。

步骤605C3，在第一时间差值与第二时间差值之间的残差小于第三阈值的情况下，确定第五标签位置通过校验。

若第一时间差值与第二时间差值之间的残差小于第三阈值(设定的阈值)，则表示第五标签位置为合理位置；反之，若第一时间差值与第二时间差值之间的残差大于第三阈值，则表示第五标签位置异常，则舍弃第五标签位置，以剔除明显不合理的标签位置。

步骤605D，基于校验结果，确定定位时刻下UWB标签的第一标签位置。

可选的，UWB标签通过对定位结果(第三标签位置)进行中值滤波、三维转二维，以及残差运算处理，可以剔除第三标签位置中不合理的异常标签位置。进而通过对历史标签位置和筛选后的第五标签位置进行EKF滤波处理，可以最终得到该定位时刻下UWB标签的第一标签位置。

请参考图7，其示出了本申请一个示例性实施例示出的判断定位结果是否合理的流程图。步骤701，基于输入位置计算TDOA值。输入位置为上一次的定位结果。步骤702，遍历矩阵每一个位置值。步骤703，计算基于每个位置的TDOA值。步骤704，计算预估值和实测值的差值。步骤705，遍历结束。基于历史定位结果对本次定位结果进行残差运算，可以剔除本次定位结果中的异常定位结果。

本实施例中，通过对定位结果进行中值滤波和残差运算，可以去除定位结果中的异常标签位置，保证EKF算法不会发散，预测出正确的UWB标签定位结果，进一步从定位结果优化维度上提高UWB标签位置的准确性。

请参考图8，其示出了本申请一个示例性实施例示出的完整UWB标签的位置确定方法的流程图。该方法包括：

步骤801，输入数据有效性检测。

其中，输入数据指采集到的原始TDOA数据。有效性检测用于去除原始TDOA数据中存在明显异常的TDOA值。

步骤802，有效数是否大于定位需求数量。

若有效数的数量大于定位需求数量，则进入步骤803，进行后续定位计算；反之，结束本次定位流程。

步骤803，TDOA计算。

TDOA计算的具体过程可以参考上文实施例中基于冗余信息对TDOA值进行滤波处理的过程。

步骤804，TDOA值存储到buffer。

步骤805，中值滤波。

步骤806，基于每个基站作为参考计算残差。

获取前一次的历史定位结果，并基于历史定位结果和每个基站的基站坐标，计算历史TDOA值，与中值滤波后得到的TDOA值进行残差运算，以剔除其中的异常TDOA值。

步骤807，CHAN3d定位算法。

步骤808，依据残差计算复位EFK。

若残差大于阈值，则复位EFK。

步骤809，EKF滤波。

经过EFK滤波处理后输出的是较为准确的UWB标签定位结果。

下述为本申请装置实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。

请参考图9，其示出了本申请一个实施例提供的UWB标签的位置确定装置的结构框图。该装置具有实现上述方法实施例中由UWB标签侧执行的功能，所述功能可以由硬件实现，也可以由硬件执行相应的软件实现。如图9所示，该装置可以包括：

获取模块901，用于获取定位时刻采集到的第一TDOA值，所述第一TDOA值指至少四个基站中每两个基站广播的UWB信号到达所述UWB标签的时间差值；

滤波处理模块902，用于基于历史数据信息，对所述第一TDOA值进行滤波处理，得到滤波处理后的第二TDOA值，所述历史数据信息指所述定位时刻之前采集到的TDOA值的数据特征，所述滤波处理用于去除所述第一TDOA值中的野值；

确定模块903，用于基于所述第二TDOA值，确定所述定位时刻下所述UWB标签的第一标签位置。

可选的，所述滤波处理模块902，还用于：

获取所述定位时刻之前目标时间段内采集到的第三TDOA值，所述目标时间段内所述UWB标签的位置未发生改变；

基于所述第三TDOA值，确定所述历史数据信息；

基于所述历史数据信息，对所述第一TDOA值进行滤波处理，得到滤波处理后的所述第二TDOA值。

可选的，所述滤波处理模块902，还用于：

基于所述第三TDOA值，确定第一TDOA矩阵的第一冗余信息，所述第一冗余信息是所述第一TDOA矩阵中每两行所述第三TDOA值之间的差值信息；

基于所述第三TDOA值和所述第一TDOA值，确定TDOA中值；

所述滤波处理模块902，还用于：

基于所述第一冗余信息，对所述第一TDOA值进行滤波处理，得到滤波处理后的所述第二TDOA值；

将所述TDOA中值，确定为滤波处理后的所述第二TDOA值。

可选的，所述滤波处理模块902，还用于：

获取所述第一TDOA值构成的第二TDOA矩阵；

基于所述第二TDOA矩阵中每两行所述第一TDOA值之间的差值信息，确定第二冗余信息；

确定所述第一冗余信息和所述第二冗余信息之间的冗余信息差值；

在所述冗余信息差值小于第一阈值的情况下，将所述第一TDOA值确定为所述第二TDOA值；

在所述冗余信息差值大于所述第一阈值的情况下，将所述第三TDOA值确定为所述第二TDOA值。

可选的，所述确定模块903，还用于：

获取历史定位时刻下所述UWB标签的第二标签位置，所述历史定位时刻与所述定位时刻之间所述UWB标签的位置未发生改变；

基于所述第二标签位置，对所述第二TDOA值进行筛选，得到筛选后的第四TDOA值；

基于所述第四TDOA值，确定所述定位时刻下所述UWB标签的所述第一标签位置。

可选的，所述确定模块903，还用于：

基于所述第二标签位置，确定所述至少四个基站中每两个基站广播的UWB信号到达所述UWB标签的第一时间差值；

在所述第一时间差值与所述第二TDOA值之间的残差大于第二阈值的情况下，剔除所述第二TDOA值，得到筛选后的所述第四TDOA值；

在所述第一时间差值与所述第二TDOA值之间的残差小于所述第二阈值的情况下，将所述第二TDOA值确定为所述第四TDOA值。

可选的，所述确定模块903，还用于：

在所述第四TDOA值的数量大于数量阈值的情况下，基于所述第四TDOA值，确定所述定位时刻下所述UWB标签的所述第一标签位置。

可选的，所述确定模块903，还用于：

基于所述第四TDOA值，确定所述定位时刻下所述UWB标签的第三标签位置；

基于至少一个第四标签位置，对所述第三标签位置进行中值滤波处理，得到第五标签位置，所述第四标签位置是所述定位时刻之前目标时间段内计算得到的UWB标签位置；

基于所述第二标签位置，对所述第五标签位置进行校验；

基于校验结果，确定所述定位时刻下所述UWB标签的所述第一标签位置。

可选的，所述确定模块903，还用于：

基于所述第二标签位置，确定所述至少四个基站中每两个基站广播的UWB信号到达所述UWB标签的第一时间差值；

基于所述第五标签位置，确定所述至少四个基站中每两个基站广播的UWB信号到达所述UWB标签的第二时间差值；

在所述第一时间差值与所述第二时间差值之间的残差小于第三阈值的情况下，确定所述第五标签位置通过校验。

综上所述，本申请实施例中，通过结合历史数据信息(定位时刻之前采集到的TDOA值的数据特征)对定位时刻采集到的第一TDOA值(原始TDOA值)进行滤波处理，从而剔除第一TDOA值中的野值，以改善输入定位算法的TDOA值的数据质量；进一步使用滤波处理后的第二TDOA值进行标签位置确定，可以进一步改善UWB标签的定位准确性，避免由于异常TDOA值而导致异常定位结果的问题。

需要说明的是：上述实施例提供的装置在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的装置与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

请参考图10，其示出了本申请一个示例性实施例提供的UWB标签1000的结构方框图。UWB标签1000包括UWB组件1010、处理器1020和存储器1030。其中，处理器1020分别与存储器1030和UWB组件1010电性相连。

UWB组件1010用于与基站进行UWB信号交互，使得UWB标签可以基于UWB信号确定出UWB标签所处位置。

存储器1030可以存储解算得到的TDOA值、UWB标签位置等。存储器1030中还存储有至少一条指令，该至少一条指令用于被处理器1020执行以执行如上述实施例中所示的UWB标签的位置确定方法。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有至少一条程序代码，所述程序代码由处理器加载并执行以实现如上各个实施例所述的UWB标签的位置确定方法。

根据本申请的一个方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述方面的各种可选实现方式中提供的UWB标签的位置确定方法。

应当理解的是，在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，本文中描述的步骤编号，仅示例性示出了步骤间的一种可能的执行先后顺序，在一些其它实施例中，上述步骤也可以不按照编号顺序来执行，如两个不同编号的步骤同时执行，或者两个不同编号的步骤按照与图示相反的顺序执行，本申请实施例对此不作限定。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种UWB标签的位置确定方法，其特征在于，所述方法由UWB标签执行，所述方法包括：

获取定位时刻采集到的第一TDOA值，所述第一TDOA值指至少四个基站中每两个基站广播的UWB信号到达所述UWB标签的时间差值；

基于历史数据信息，对所述第一TDOA值进行滤波处理，得到滤波处理后的第二TDOA值，所述历史数据信息指所述定位时刻之前采集到的TDOA值的数据特征，所述滤波处理用于去除所述第一TDOA值中的野值；

基于所述第二TDOA值，确定所述定位时刻下所述UWB标签的第一标签位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于历史数据信息，对所述第一TDOA值进行滤波处理，得到滤波处理后的第二TDOA值，包括：

获取所述定位时刻之前目标时间段内采集到的第三TDOA值，所述目标时间段内所述UWB标签的位置未发生改变；

基于所述第三TDOA值，确定所述历史数据信息；

基于所述历史数据信息，对所述第一TDOA值进行滤波处理，得到滤波处理后的所述第二TDOA值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第三TDOA值，确定所述历史数据信息，包括如下至少一种：

基于所述第三TDOA值，确定第一TDOA矩阵的第一冗余信息，所述第一冗余信息是所述第一TDOA矩阵中每两行所述第三TDOA值之间的差值信息；

基于所述第三TDOA值和所述第一TDOA值，确定TDOA中值；

所述基于所述历史数据信息，对所述第一TDOA值进行滤波处理，得到滤波处理后的所述第二TDOA值，包括如下至少一种：

基于所述第一冗余信息，对所述第一TDOA值进行滤波处理，得到滤波处理后的所述第二TDOA值；

将所述TDOA中值，确定为滤波处理后的所述第二TDOA值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一冗余信息，对所述第一TDOA值进行滤波处理，得到滤波处理后的所述第二TDOA值，包括：

获取所述第一TDOA值构成的第二TDOA矩阵；

基于所述第二TDOA矩阵中每两行所述第一TDOA值之间的差值信息，确定第二冗余信息；

确定所述第一冗余信息和所述第二冗余信息之间的冗余信息差值；

在所述冗余信息差值小于第一阈值的情况下，将所述第一TDOA值确定为所述第二TDOA值；

在所述冗余信息差值大于所述第一阈值的情况下，将所述第三TDOA值确定为所述第二TDOA值。

5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二TDOA值，确定所述定位时刻下所述UWB标签的第一标签位置，包括：

获取历史定位时刻下所述UWB标签的第二标签位置，所述历史定位时刻与所述定位时刻之间所述UWB标签的位置未发生改变；

基于所述第二标签位置，对所述第二TDOA值进行筛选，得到筛选后的第四TDOA值；

基于所述第四TDOA值，确定所述定位时刻下所述UWB标签的所述第一标签位置。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二标签位置，对所述第二TDOA值进行筛选，得到筛选后的第四TDOA值，包括：

基于所述第二标签位置，确定所述至少四个基站中每两个基站广播的UWB信号到达所述UWB标签的第一时间差值；

在所述第一时间差值与所述第二TDOA值之间的残差大于第二阈值的情况下，剔除所述第二TDOA值，得到筛选后的所述第四TDOA值；

在所述第一时间差值与所述第二TDOA值之间的残差小于所述第二阈值的情况下，将所述第二TDOA值确定为所述第四TDOA值。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述第四TDOA值，确定所述定位时刻下所述UWB标签的所述第一标签位置，包括：

在所述第四TDOA值的数量大于数量阈值的情况下，基于所述第四TDOA值，确定所述定位时刻下所述UWB标签的所述第一标签位置。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述第四TDOA值，确定所述定位时刻下所述UWB标签的所述第一标签位置，包括：

基于所述第四TDOA值，确定所述定位时刻下所述UWB标签的第三标签位置；

基于至少一个第四标签位置，对所述第三标签位置进行中值滤波处理，得到第五标签位置，所述第四标签位置是所述定位时刻之前目标时间段内计算得到的UWB标签位置；

基于所述第二标签位置，对所述第五标签位置进行校验；

基于校验结果，确定所述定位时刻下所述UWB标签的所述第一标签位置。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二标签位置，对所述第五标签位置进行校验，包括：

基于所述第二标签位置，确定所述至少四个基站中每两个基站广播的UWB信号到达所述UWB标签的第一时间差值；

基于所述第五标签位置，确定所述至少四个基站中每两个基站广播的UWB信号到达所述UWB标签的第二时间差值；

在所述第一时间差值与所述第二时间差值之间的残差小于第三阈值的情况下，确定所述第五标签位置通过校验。

10.一种UWB标签的位置确定装置，其特征在于，所述装置由UWB标签执行，所述装置包括：

获取模块，用于获取定位时刻采集到的第一TDOA值，所述第一TDOA值指至少四个基站中每两个基站广播的UWB信号到达所述UWB标签的时间差值；

滤波处理模块，用于基于历史数据信息，对所述第一TDOA值进行滤波处理，得到滤波处理后的第二TDOA值，所述历史数据信息指所述定位时刻之前采集到的TDOA值的数据特征，所述滤波处理用于去除所述第一TDOA值中的野值；

确定模块，用于基于所述第二TDOA值，确定所述定位时刻下所述UWB标签的第一标签位置。

11.一种UWB标签，其特征在于，所述UWB标签包括：处理器、存储器和UWB组件，所述处理器分别与所述存储器和所述UWB组件电性相连，所述UWB组件用于进行UWB通信，所述存储器存储有至少一条指令，所述至少一条指令用于被所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至9任一所述的UWB标签的位置确定方法。

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条程序代码，所述程序代码由处理器加载并执行以实现如权利要求1至9任一所述的UWB标签的位置确定方法。

13.一种计算机程序产品或计算机程序，其特征在于，所述计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，所述计算机指令存储在计算机可读存储介质中，处理器从所述计算机可读存储介质读取并执行所述计算机指令，以实现如权利要求1至9任一所述的UWB标签的位置确定方法。

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