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龍圖騰網恭喜東南大學申請的專利一種基于多狀態約束的UWB-IMU組合室內定位方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN114923482B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-06-10發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202210536066.7，技術領域涉及：G01C21/16；該發明授權一種基于多狀態約束的UWB-IMU組合室內定位方法是由王慶;李明;楊高朝設計研發完成，并于2022-05-17向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種基于多狀態約束的UWB-IMU組合室內定位方法在說明書摘要公布了：本發明提出了一種基于多狀態約束的UWB?IMU組合室內定位方法，具體包含如下步驟：S1.系統狀態初始化；S2.進行IMU的狀態和協方差傳播更新；S3.判斷是否檢測到UWB數據，如果為是，則執行步驟S4，否則執行S7；S4.進行UWB關鍵幀檢測，如果是關鍵幀則執行S5，否則執行S6；S5.進行UWB狀態擴增；S6.進行UWB多狀態約束更新IMU狀態；S7.若UWB狀態數量達到窗口大小，進行UWB狀態邊緣化，繼續執行S2，否則直接執行S2。本發明提供一種基于多狀態約束的UWB?IMU組合室內定位方法，在卡爾曼濾波的基礎上，利用多個歷史時刻的UWB狀態對IMU狀態進行約束，可以更好的約束IMU的發散，獲得高精度定位結果。

本發明授權一種基于多狀態約束的UWB-IMU組合室內定位方法在權利要求書中公布了：1.一種基于多狀態約束的UWB-IMU組合室內定位方法，其特征在于，具體包含如下步驟：S1.系統狀態初始化；S2.進行IMU的狀態和協方差傳播更新；S3.判斷是否檢測到UWB數據，如果為是，則執行步驟S4，否則執行S7；S4.進行UWB關鍵幀檢測，如果是關鍵幀則執行S5，否則執行S6；S5.進行UWB狀態擴增；所述步驟S5中，進行UWB狀態擴增的步驟如下：當接收到一個UWB數據幀之后會將當前時刻與上一時刻之間的所有IMU數據整體進行狀態預測，在完成所有IMU數據的狀態預測后，緊接著就是狀態擴增，對于標稱狀態，直接將當前時刻IMU狀態的標稱狀態拿來作為當前時刻IMU的標稱狀態；對于誤差狀態，均值不用擴增，因為在觀測發生前，所有誤差狀態的均值都為零，最重要的步驟是誤差狀態的協方差矩陣擴增，狀態擴增分為兩個步驟：克隆與修正兩步；步驟S5中狀態擴增兩個步驟具體如下：第一步克隆如下： 第二步修正如下： 上式中，Xi為IMU的狀態變量，為傳統的15維狀態變量,即IMU的位置誤差、速度誤差、姿態誤差、加速度計零偏誤差以及陀螺儀零偏誤差，Xj為擴增的UWB狀態變量，即UWB的三維位置誤差狀態，Pii為IMU狀態變量之間的協方差，Pjj為UWB狀態變量之間的協方差，Pij為IMU和UWB狀態變量之間的協方差，Jji為新增狀態變量Xj相對Xi的雅克比矩陣，在多狀態約束卡爾曼濾波中，新增誤差UWB狀態對當前誤差狀態的雅克比為： 其中XU為UWB狀態，XI為IMU狀態，上標T表示矩陣轉置，第二項是當前UWB誤差狀態變量相對其他誤差UWB狀態變量的雅克比，為零矩陣，第一項為新增UWB誤差狀態變量相對IMU誤差狀態變量的雅克比，結果如下： 式中為UWB安裝桿臂值，根據以上推導的內容即可進行系統狀態的擴增；S6.進行UWB多狀態約束更新IMU狀態；步驟S6中，進行UWB多狀態約束更新IMU狀態的步驟如下：狀態擴增后開始構建觀測更新對誤差狀態進行更新，也就是執行卡爾曼濾波中的后三步，首先是觀測方程的構建，觀測方程如下：zi＝HiX+ni5上式表示第i個UWB狀態對應的觀測方程，zi是對應的觀測值，為第i個UWB狀態對應的UWB測距值與理論推導的UWB標簽與固定基站之間的距離之差，Hi和ni分別為對應的觀測方程和誤差向量，將m個觀測方程合并得到：z＝HX+n6以下為卡爾曼濾波的通用公式： 完成狀態更新后即可等待下一次濾波狀態擴增與更新，當UWB狀態數量達到窗口最大值時，需要將對應的最老的UWB狀態從窗口中刪去，刪去操作只需要將協方差矩陣中該UWB狀態對應的行與列刪去即可完成狀態刪除；S7.若UWB狀態數量達到窗口大小，進行UWB狀態邊緣化，繼續執行S2，否則直接執行S2。

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