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龙图腾网恭喜东南大学申请的专利一种基于多状态约束的UWB-IMU组合室内定位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：CN114923482B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-10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：202210536066.7，技术领域涉及：G01C21/16；该发明授权一种基于多状态约束的UWB-IMU组合室内定位方法是由王庆;李明;杨高朝设计研发完成，并于2022-05-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于多状态约束的UWB-IMU组合室内定位方法在说明书摘要公布了：本发明提出了一种基于多状态约束的UWB‑IMU组合室内定位方法，具体包含如下步骤：S1.系统状态初始化；S2.进行IMU的状态和协方差传播更新；S3.判断是否检测到UWB数据，如果为是，则执行步骤S4，否则执行S7；S4.进行UWB关键帧检测，如果是关键帧则执行S5，否则执行S6；S5.进行UWB状态扩增；S6.进行UWB多状态约束更新IMU状态；S7.若UWB状态数量达到窗口大小，进行UWB状态边缘化，继续执行S2，否则直接执行S2。本发明提供一种基于多状态约束的UWB‑IMU组合室内定位方法，在卡尔曼滤波的基础上，利用多个历史时刻的UWB状态对IMU状态进行约束，可以更好的约束IMU的发散，获得高精度定位结果。

本发明授权一种基于多状态约束的UWB-IMU组合室内定位方法在权利要求书中公布了：1.一种基于多状态约束的UWB-IMU组合室内定位方法，其特征在于，具体包含如下步骤：S1.系统状态初始化；S2.进行IMU的状态和协方差传播更新；S3.判断是否检测到UWB数据，如果为是，则执行步骤S4，否则执行S7；S4.进行UWB关键帧检测，如果是关键帧则执行S5，否则执行S6；S5.进行UWB状态扩增；所述步骤S5中，进行UWB状态扩增的步骤如下：当接收到一个UWB数据帧之后会将当前时刻与上一时刻之间的所有IMU数据整体进行状态预测，在完成所有IMU数据的状态预测后，紧接着就是状态扩增，对于标称状态，直接将当前时刻IMU状态的标称状态拿来作为当前时刻IMU的标称状态；对于误差状态，均值不用扩增，因为在观测发生前，所有误差状态的均值都为零，最重要的步骤是误差状态的协方差矩阵扩增，状态扩增分为两个步骤：克隆与修正两步；步骤S5中状态扩增两个步骤具体如下：第一步克隆如下： 第二步修正如下： 上式中，Xi为IMU的状态变量，为传统的15维状态变量,即IMU的位置误差、速度误差、姿态误差、加速度计零偏误差以及陀螺仪零偏误差，Xj为扩增的UWB状态变量，即UWB的三维位置误差状态，Pii为IMU状态变量之间的协方差，Pjj为UWB状态变量之间的协方差，Pij为IMU和UWB状态变量之间的协方差，Jji为新增状态变量Xj相对Xi的雅克比矩阵，在多状态约束卡尔曼滤波中，新增误差UWB状态对当前误差状态的雅克比为： 其中XU为UWB状态，XI为IMU状态，上标T表示矩阵转置，第二项是当前UWB误差状态变量相对其他误差UWB状态变量的雅克比，为零矩阵，第一项为新增UWB误差状态变量相对IMU误差状态变量的雅克比，结果如下： 式中为UWB安装杆臂值，根据以上推导的内容即可进行系统状态的扩增；S6.进行UWB多状态约束更新IMU状态；步骤S6中，进行UWB多状态约束更新IMU状态的步骤如下：状态扩增后开始构建观测更新对误差状态进行更新，也就是执行卡尔曼滤波中的后三步，首先是观测方程的构建，观测方程如下：zi＝HiX+ni5上式表示第i个UWB状态对应的观测方程，zi是对应的观测值，为第i个UWB状态对应的UWB测距值与理论推导的UWB标签与固定基站之间的距离之差，Hi和ni分别为对应的观测方程和误差向量，将m个观测方程合并得到：z＝HX+n6以下为卡尔曼滤波的通用公式： 完成状态更新后即可等待下一次滤波状态扩增与更新，当UWB状态数量达到窗口最大值时，需要将对应的最老的UWB状态从窗口中删去，删去操作只需要将协方差矩阵中该UWB状态对应的行与列删去即可完成状态删除；S7.若UWB状态数量达到窗口大小，进行UWB状态边缘化，继续执行S2，否则直接执行S2。

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