ES2967348T3 - Sistema mejorado de medición de posición UWB y GNSS y método asociado - Google Patents
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Abstract
Un sistema para medir la posición de uno o más objetos en un área de interés. El sistema tiene un sistema de medición de posición de banda ultra ancha con una pluralidad de balizas, cada una de las cuales está ubicada en posiciones fijas separadas con respecto al área de interés; y una o más etiquetas portátiles que se pueden adjuntar al objeto y a un Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS). La etiqueta portátil tiene un receptor de banda ultraancha que recibe datos UWB para determinar la posición UWB de la etiqueta portátil con referencia a las balizas primarias y secundarias, un receptor GNSS que recibe datos GNSS para determinar la posición GNSS de la etiqueta portátil con referencia al sistema GNSS satélites, un módulo cinemático que crea datos cinemáticos para determinar el movimiento de la etiqueta en función de los cambios cinemáticos en la etiqueta, un procesador que comprende un módulo de aumento de datos que calcula datos de posición que representan la posición más precisa para la etiqueta portátil basada en la UWB posición, la posición GNSS y el movimiento de la etiqueta calculado por el módulo cinemático. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema mejorado de medición de posición UWB y GNSS y método asociado
Introducción
La presente invención se refiere a un método y sistema para medición en tiempo real la posición de uno o más dispositivos y en particular, pero no exclusivamente, a la medición de la posición y del movimiento de individuos que participan en una actividad tal como un deporte de equipo.
Antecedentes de la invención
Un método común para determinar la posición de un dispositivo en un ambiente exterior es utilizar un Sistema de Navegación Global por Satélite (GNSS). Muchos de estos sistemas se utilizan en todo el mundo, entre ellos: GPS, un sistema GNSS de EE. UU.; BEiDo U, un sistema GNSS de China, GALILEO, un sistema GNSS de la UE y GLONASS, un sistema GNSS de Rusia).
El GNSS es un sistema de navegación espacial que proporciona información de ubicación y hora en todas las condiciones climatológicas, en cualquier lugar de la Tierra o cerca de ella donde haya una línea de visión sin obstáculos hacia cuatro o más satélites GNSS. Esta tecnología permite que el dispositivo determine su propia latitud, longitud, altitud, velocidad y rumbo, junto con algunas otras características posicionales e información horaria precisa. Los sistemas GNSS utilizan una versión de triangulación para localizar el dispositivo, que involucra la información recibida procedente de varios satélites. La información recibida procedente de los satélites contiene datos codificados con precisión en el tiempo, transmitidos en momentos precisos. Utilizando esta información y la información previamente almacenada sobre la posición exacta de los satélites, cualquier receptor en el área de cobertura puede calcular su propia posición.
La detección precisa de la posición en interiores requiere un enfoque alternativo porque los satélites no tienen línea de visión directa. Una alternativa al GNSS, que se puede utilizar en interiores, utiliza balizas locales que se han colocado con precisión y necesitan tener relojes de muy alta precisión para proporcionar el nivel requerido de precisión posicional. En algunos casos, se utilizan costosos dispositivos basados en el tiempo de vuelo, que utilizan circuitos de sincronización extremadamente precisos. Sin embargo, estos son difíciles de mantener y de operar.
Las alternativas al GNSS para ambientes interiores basadas en técnicas de correspondencia y topografía de señales inalámbricas (Skyhook4, Wifarer 5, Google6), redes de Banda Ultra Ancha (UWB) basadas en tiempo de vuelo (ToF) y técnicas de diferencia de tiempo de llegada (TDoA) (Decawave, StatSports). El sistema Decawave7 utiliza redes de sensores inalámbricos en un intervalo de radiofrecuencia de banda ultra ancha y necesita mantener la malla de la red en todo momento.
La navegación a estima implica utilizar una posición o punto fijo previamente determinado y calcular la posición actual utilizando información sobre la velocidad y la dirección de desplazamiento, como la que se proporcionaría mediante acelerómetros y giroscopios, técnicas ópticas tales como el uso de diodos emisores de luz (Bytelight).
El sistema Bytelight, es una solución minorista que funciona localizando a los compradores y ofreciendo información oportuna gracias al conocimiento de su proximidad a la baliza; dichos sistemas requieren una línea de visión perfecta para su funcionamiento satisfactorio. El documento US2002/156556 describe un electrodoméstico multifunción según el preámbulo de la reivindicación 1.
Otros entornos se caracterizan por la disponibilidad esporádica o intermitente de una señal GNSS. Estos se conocen como entornos mixtos, por ejemplo áreas urbanas con "cañones urbanos" entre edificios altos o áreas semicerradas como estadios. Los entornos mixtos pueden hacer que el GNSS no sea fiable, ya que la línea de visión hacia algunos de los satélites está obstruida.
Hay muchas situaciones en las que se necesita una medición precisa en tiempo real de la posición de objetos o personas, como en deportes de equipo e individuales, ubicación de inventarios, sitios de construcción, seguridad, topografía y muchos otros. En los deportes de equipo, por ejemplo, la posición y el movimiento de los jugadores individuales en el contexto del equipo y del equipo contrario pueden proporcionar información valiosa sobre el rendimiento del jugador y del equipo. Otros datos tales como la velocidad del jugador, la distancia recorrida, la aceleración y la posición del jugador también son muy valiosos. Obtener estos datos requiere la creación de sistemas muy precisos y fiables para medir la posición y el movimiento de los jugadores.
Compendio de la invención
Un objeto de la invención es proporcionar un sistema (según la reivindicación 1) y un método (según la reivindicación 10) que utiliza tecnologías interiores para complementar y compensar las imprecisiones del GNSS con el fin de obtener información de posicionamiento más precisa.
Esquema de la descripción
Un objeto de la descripción es proporcionar un sistema y método que utiliza tecnologías GNSS y UWB para complementar y compensar las imprecisiones del GNSS para obtener información de posicionamiento más precisa. En otro aspecto, se utiliza una técnica cinemática para complementar y compensar las imprecisiones del GNSS con el fin de obtener información de posicionamiento más precisa.
Según un primer aspecto, se proporciona un sistema para medir la posición de uno o más objetos en un área de interés, comprendiendo el sistema:
un sistema de medición de posición de banda ultra ancha que comprende
una pluralidad de balizas, cada una de las cuales está situada en posiciones fijas separadas con respecto al área de interés; y
una o más etiquetas portátiles que se pueden unir al objeto; y
un Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS);
en donde la etiqueta portátil comprende:
un receptor de banda ultra ancha que recibe datos UWB para determinar la posición UWB de la etiqueta portátil con referencia a las balizas primaria y secundaria;
un receptor GNSS que recibe datos GNSS para determinar la posición GNSS de la etiqueta portátil con referencia a los satélites del sistema GNSS;
un módulo cinemático que crea datos cinemáticos para determinar el movimiento de la etiqueta en función de los cambios cinemáticos en la etiqueta
un procesador que comprende un módulo de aumento de datos que calcula datos de posición que representan la posición más precisa para la etiqueta portátil en función de la posición UWB, la posición GNSS y el movimiento de la etiqueta calculado por el módulo cinemático.
El módulo de aumento de datos comprende un algoritmo que:
recibe datos GNSS, datos UWB o ningún dato,
comprueba la integridad de los datos y
valida los datos GNSS utilizando datos UWB y datos cinemáticos o
valida los datos UWB utilizando datos cinemáticos
y cuando no se reciben datos, utiliza datos de posición válida anterior y datos cinemáticos de modo que, en cada caso, se calculan los datos de posición que representan la posición más precisa de la etiqueta portátil. Se dirige al lector a la reivindicación 1 para la definición de la invención.
Preferiblemente, la verificación de integridad de datos comprende uno o más de
verificaciones contra la suma de verificación de corrección de errores integrada,
verificaciones de validez y credibilidad contra los datos previamente validados extrapolados con los datos de navegación a estima calculados utilizando la información del sensor cinemático.
Preferiblemente, el módulo de aumento de datos recibe datos UWB o GNSS.
Preferiblemente, el procesador que tiene el módulo de aumento de datos es un microcontrolador que calcula la posición UWB de la etiqueta portátil.
Opcionalmente, el procesador que tiene el módulo de aumento de datos es un microcontrolador que calcula la posición GNSS de la etiqueta portátil.
Opcionalmente, el procesador que tiene el módulo de aumento de datos comprende un microcontrolador que calcula la posición UWB de la etiqueta portátil y que calcula la posición GNSS de la etiqueta portátil.
Preferiblemente, los datos de posición se comunican en forma binaria o ASCII a un sistema anfitrión representado por un dispositivo que utiliza los datos de posición y datos auxiliares proporcionados por el módulo de aumento de datos. Preferiblemente, el anfitrión proporciona gestión y suministro al módulo de aumento de datos.
Preferiblemente, la gestión y el suministro comprenden funciones tales como arranque, parada, reinicio y funciones de suministro de alimentación, tales como alimentación estándar durante el funcionamiento, alimentación de reserva durante el modo de espera.
Preferiblemente, el anfitrión comprende un microcontrolador, un ordenador o un sistema de almacenamiento.
En algunas realizaciones, los datos de posición se pueden transmitir como sentencias NEMA, idénticas a las sentencias generadas por un módulo GNSS, de modo que el dispositivo puede reemplazar directamente un módulo GNSS pero proporcionar datos más precisos y fiables.
Preferiblemente, el sistema de medición de posición de banda ultra ancha que comprende una baliza primaria ubicada en una primera posición fija en o cerca del área de interés, dos o más balizas secundarias ubicadas en diferentes posiciones fijas en o cerca del área de interés.
Preferiblemente, el módulo cinemático proporciona datos cinemáticos que definen la posición a corto plazo del dispositivo.
Preferiblemente, el módulo cinemático comprende una combinación de acelerómetro de 3 ejes, giroscopio de 3 ejes y magnetómetro de 3 ejes.
Ventajosamente, se utilizan tecnologías de posicionamiento tanto GNSS como UWB para lograr un mejor rendimiento y fiabilidad para el sistema de posicionamiento.
Según un segundo aspecto, se proporciona un método para medir la posición de uno o más objetos en un área de interés, estando unido el objeto a una etiqueta portátil, comprendiendo el método las etapas de:
Creación de datos de posición UWB que son una medida de la posición de la etiqueta portátil utilizando un sistema de medición de posición de banda ultra ancha
Creación de datos GNSS que son una medida de la posición de la etiqueta portátil utilizando un sistema de navegación global por satélite;
Creación de datos cinemáticos que son una medida del cambio en la posición de la etiqueta portátil calculando los datos de posición que representan la posición más precisa para la etiqueta portátil en función de los datos de posición UWB, los datos de posición GNSS y los datos cinemáticos.
Preferiblemente, la etapa de calcular los datos de posición comprende:
recibir datos GNSS, datos UWB o ningún dato,
comprobar la integridad de los datos y
validar los datos GNSS utilizando datos UWB y datos cinemáticos o
validar los datos UWB utilizando datos cinemáticos
y cuando no se reciben datos, utiliza datos de posición válida anterior y datos cinemáticos de modo que, en cada caso, se calculan los datos de posición que representan la posición más precisa de la etiqueta portátil.
Preferiblemente, la verificación de integridad de datos comprende uno o más de
verificaciones contra la suma de verificación de corrección de errores integrada,
verificaciones de validez y credibilidad contra los datos previamente validados extrapolados con los datos de navegación a estima calculados utilizando la información del sensor cinemático.
Preferiblemente, el módulo de aumento de datos recibe datos UWB o GNSS.
Preferiblemente, el procesador que tiene el módulo de aumento de datos es un microcontrolador que calcula la posición UWB de la etiqueta portátil.
Opcionalmente, el procesador que tiene el módulo de aumento de datos es un microcontrolador que calcula la posición GNSS de la etiqueta portátil.
Opcionalmente, el procesador que tiene el módulo de aumento de datos comprende un microcontrolador que calcula la posición UWB de la etiqueta portátil y que calcula la posición GNSS de la etiqueta portátil.
Preferiblemente, los datos de posición se comunican en forma binaria o ASCII a un sistema anfitrión representado por un dispositivo que necesita los datos de posición y datos auxiliares proporcionados por el módulo de aumento de datos.
Preferiblemente, el anfitrión proporciona gestión y suministro al módulo de aumento de datos.
Preferiblemente, la gestión y el suministro comprenden funciones tales como arranque, parada, reinicio y funciones de suministro de alimentación, tales como alimentación estándar durante el funcionamiento, alimentación de respaldo durante el modo de espera.
Preferiblemente, el anfitrión comprende un microcontrolador, un ordenador o un sistema de almacenamiento.
En algunas realizaciones, los datos de posición se pueden transmitir como sentencias NEMA, idénticas a las sentencias generadas por un módulo GNSS, de tal modo que el dispositivo puede reemplazar directamente un módulo GNSS pero proporcionar datos más precisos y confiables.
Preferiblemente, los datos cinemáticos definen la posición a corto plazo del dispositivo.
Ventajosamente, se utilizan tecnologías de posicionamiento tanto GNSS como UWB para lograr un mejor rendimiento y fiabilidad para el sistema de posicionamiento.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se describirá ahora con referencia a los dibujos adjuntos en los que:
La Figura 1 es un diagrama esquemático de una primera realización de un dispositivo;
La Figura 2 es un diagrama esquemático de un sistema de posicionamiento UWB que se utiliza en un sistema según la presente invención; y
La Figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de un método según la presente invención.
Descripción detallada de los dibujos
La presente solicitud describe un dispositivo que utiliza tecnologías de posicionamiento tanto GNSS como UWB (Banda Ultra Ancha), con el fin de lograr un mejor rendimiento y fiabilidad para el sistema de posicionamiento. El sistema de posicionamiento UWB utilizado en la siguiente realización de la invención se describe en la solicitud de patente GB1605186.4. Ese sistema UWB podrá sustituirse por cualquier otro sistema de posicionamiento interior UWB.
El sistema y el método de la presente invención, que se definen en las reivindicaciones, están diseñados para mejorar la precisión de las mediciones de posición UWB y GNSS.
El proceso utilizado para lograr las mejoras reivindicadas en la presente invención se conoce como aumento de datos. En este caso, representa la corrección de los datos posicionales utilizando sistemas posicionales GNSS como UWB, con el fin de obtener mayor precisión y fiabilidad para los datos posicionales. Los datos recibidos desde el receptor GNSS se comparan con los datos recibidos previamente procedentes de los datos del sistema GNSS, con los datos posicionales procedentes del sistema de posicionamiento UWB y con los datos inerciales del módulo cinemático, y se calcula la mejor posición candidata como se muestra en figura 3.
Luego, los datos se comunican en modo binario o ASCII al sistema anfitrión representado por un dispositivo que necesita los datos posicionales y auxiliares proporcionados por el dispositivo de aumento, y preferiblemente proporciona las funciones de gestión y suministro que necesita el dispositivo de aumento. El anfitrión puede ser, entre otros, un microcontrolador, un ordenador o un sistema de almacenamiento. En algunas realizaciones, los datos aumentados se pueden transmitir como sentencias NEMA, idénticas a las sentencias generadas por un módulo del GNSS, de modo que el dispositivo puede reemplazar directamente un módulo GNSS pero proporcionar datos más precisos y confiables.
El dispositivo descrito en esta solicitud de patente se muestra en la figura 1. El artículo N. ° 1 es el módulo GNSS, junto con la antena GNSS.
El artículo N. ° 2 es la etiqueta portátil de posicionamiento UWB, como se describe en la solicitud de patente N. ° GB1605186.4 of StatSports International.
El artículo N. ° 3 es el microcontrolador de dispositivos que realiza los cálculos para aumentar los datos GNSS con los datos UWB.
El artículo N. ° 4 es un dispositivo cinemático, como un sensor 9DoF (combinación de acelerómetro de 3 ejes, giroscopio de 3 ejes y magnetómetro de 3 ejes), que proporciona datos cinemáticos que ayudan a definir la posición a corto plazo del dispositivo como "navegación a estima" cuando otros datos de posicionamiento no están disponibles o sirven como verificación a corto plazo de los datos recibidos desde otras fuentes.
El artículo N. ° 5 es el sistema anfitrión, en forma de, entre otros, un microcontrolador, microprocesador, ordenador o sistema de almacenamiento de datos. El sistema anfitrión proporciona preferiblemente funciones de gestión como inicio, parada, reinicio y funciones de suministro de alimentación, como alimentación estándar durante el funcionamiento, alimentación de reserva durante el modo de espera, etc.
En algunas realizaciones, el microcontrolador de la etiqueta de posicionamiento UWB puede proporcionar las funciones necesarias para el aumento de los datos.
En algunas realizaciones, el microcontrolador del módulo GNSS puede proporcionar las funciones necesarias para el aumento de los datos.
En algunas realizaciones, podría haber un único microcontrolador que proporcione todas las funciones informáticas del dispositivo, incluido el aumento de los datos.
El dispositivo funciona en un entorno marcado por un sistema de balizas UWB, como se describe en la solicitud de patente GB1605186.4 de StatSports International, y representado en la figura 2. El dispositivo descrito es el artículo N. ° 6, mientras que las balizas ambientales están marcadas con 7 para la baliza principal y 8 para las balizas secundarias. Se pueden utilizar otros sistemas de balizamiento.
El proceso de aumento de datos se realiza en el dispositivo descrito según el proceso descrito en el diagrama 21 de flujo de la figura 3. El sistema espera a que pase en 23 un impulso de tiempo en un estado inactivo, generalmente durante una fracción de segundo, correspondiente a la división de tiempo necesaria para obtener una tasa de actualización de datos deseada, generalmente 10, 15, 18, 20, 25 o 50 veces por segundo, por lo que la etiqueta de tiempo es 1/10, 1/15, 1/18, 1/20, 1/25, o, respectivamente, 1/50 de segundo. Luego, verifica si se recibió algún dato procedente del dispositivo GNSS 25, 27, 29, y si esos datos son correctos mediante verificaciones de integridad contra la suma 31, 33 de verificación de corrección de errores integrada, verificaciones de validez y credibilidad contra los datos previamente validados extrapolados con los datos 35 de navegación a estima calculados usando la información del sensor cinemático. Si los datos posicionales se validan de esta manera, se presentan al sistema anfitrión y el dispositivo vuelve al estado inactivo. Los datos posicionales validados de esta manera se utilizarán para la validación en el siguiente ciclo de adquisición de posición.
En caso de que la información de posición GNSS no sea válida, la información de posición UWB se verifica en 37 y se usa de manera similar: verificaciones de integridad contra suma de verificación de corrección de errores integrada, verificaciones de validez y credibilidad contra los datos previamente validados extrapolados con los datos de navegación a estima calculados usando la información 39 del sensor cinemático. Si los datos posicionales se validan de esta manera, se presentan al sistema anfitrión y el dispositivo regresa al estado inactivo para esperar un nuevo ciclo. Los datos posicionales validados de esta manera se utilizarán para la validación en el siguiente ciclo de adquisición de posición.
En caso de que tanto la información GNSS como la información UWB no sean válidas, los datos de navegación a estima se calculan utilizando la información 41 del sensor cinemático, se presentan al sistema anfitrión y el dispositivo vuelve al estado inactivo para esperar un nuevo ciclo. Los datos posicionales validados de esta manera se utilizarán para la validación en el siguiente ciclo de adquisición de posición.
El sistema de aumento utiliza los datos del GNSS para la calibración del paso o los datos comunicados en el canal de datos desde las balizas, para calibrar y alinear los datos posicionales uW b relativos con los datos GNSS.
Para el cálculo se puede utilizar un conjunto simple de matrices de traslación y rotación, ya que la desviación del plano es mínima para las dimensiones sobre las que funcionará el sistema (en promedio 100x100m). El dispositivo construido sobre la base de estas suposiciones necesita ser lo suficientemente pequeño y con suficiente eficiencia energética para reemplazar un módulo GNSS. Las dimensiones serán mayores que las del módulo GNSS incluido, pero la mayor precisión y fiabilidad de los datos justificarán plenamente el aumento de las dimensiones y la necesidad de energía.
Se pueden incorporar aquí mejoras y modificaciones sin desviarse del alcance de la invención.
Claims (12)
1. Un sistema para medir la posición de uno o más objetos en un área de interés, comprendiendo el sistema:
un sistema (2) de medición de posición de banda ultra ancha (UWB) que comprende
una pluralidad de balizas (7, 8) cada una de las cuales está ubicada en posiciones fijas separadas con respecto al área de interés; y
una etiqueta (6); y
un Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) (1);
en donde la etiqueta (6) comprende:
un receptor de banda ultra ancha que recibe datos UWB (29, 37) para determinar la posición UWB de la etiqueta con referencia a una baliza primaria (8) y al menos a una baliza secundaria (7);
un receptor GNSS que recibe datos GNSS (25, 27) para determinar la posición GNSS de la etiqueta con referencia a los satélites del sistema GNSS;
un módulo cinemático (4) que crea datos cinemáticos (41) para determinar el movimiento de la etiqueta en función de los cambios cinemáticos en la etiqueta
un procesador (3) que comprende un módulo de aumento de datos que calcula datos de posición que representan la posición más precisa para la etiqueta portátil en función de la posición UWB (34), la posición GNSS (35) y el movimiento de la etiqueta (41) como información del sensor cinemático del módulo cinemático, caracterizado por que la etiqueta (6) es una etiqueta portátil que se puede unir al objeto
y el módulo de aumento de datos comprende un algoritmo que:
recibe datos GNSS (27), posición UWB o ningún dato (37),
verifica la integridad de los datos GNSS (29,33) y valida la posición GNSS para usarla como la posición calculada usando la posición UWB y la información (35) del sensor cinemático o si la posición GNSS no es válida valida la posición UWB para su uso como posición calculada usando información (34) del sensor cinemático y cuando no se reciben datos o la posición UWB no es válida usa datos de posición válidos anteriores y datos (41) del sensor cinemático de manera que se calcula la posición más precisa de la etiqueta portátil.
2. Un sistema según la reivindicación 1, en el que la verificación de la integridad de los datos comprende una o más verificaciones contra la suma de verificación integrada de corrección de errores, verificaciones de validez y credibilidad contra los datos previamente validados extrapolados con los datos (41) de navegación a estima calculados usando la información del sensor cinemático.
3. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el procesador (3) que tiene el módulo de aumento de datos es un microcontrolador (4) que calcula la posición UWB de la etiqueta portátil.
4. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el procesador (3) que tiene el módulo de aumento de datos comprende un microcontrolador (4) que calcula la posición UWB de la etiqueta portátil (37) y que calcula la posición GNSS de la etiqueta portátil (31).
5. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los datos de posición se comunican en modo binario o ASCII a un sistema anfitrión representado por un dispositivo que utiliza los datos de posición y los datos auxiliares proporcionados por el módulo de aumento de datos.
6. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el anfitrión proporciona gestión y suministro al módulo de aumento de datos.
7. Un sistema según la reivindicación 6, en el que la gestión y el suministro comprenden funciones tales como inicio, parada, reinicio y funciones de suministro de alimentación, tales como alimentación estándar durante el funcionamiento y alimentación de reserva durante el modo de espera.
8. Un sistema según la reivindicación 5, en el que los datos de posición se transmiten como sentencias NMEA.
9. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el módulo cinemático proporciona datos cinemáticos (41) que definen la posición a corto plazo del dispositivo.
10. Un método para medir la posición de uno o más objetos en un área de interés, estando unido el objeto a una etiqueta (6), comprendiendo el método las etapas de:
crear datos de posición UWB que son una medida de la posición de la etiqueta utilizando un sistema (37) de medición de posición de banda ultra ancha;
crear datos GNSS que son una medida de la posición de la etiqueta utilizando un sistema (27) de navegación global por satélite;
crear datos cinemáticos (41) que son una medida del cambio en posición de la etiqueta
calcular los datos de posición que representan la posición más precisa para la etiqueta basándose en los datos de posición UWB, los datos de posición GNSS y los datos cinemáticos, caracterizado por que, la etiqueta (6) es una etiqueta portátil y la etapa de calcular los datos de posición comprende:
recibir datos GNSS (27), datos UWB (33) o ningún dato,
verificar la integridad de los datos GNSS y
validar la posición GNSS para usarla como la posición calculada utilizando datos de posición UWB y los datos cinemáticos (35) si la posición GNSS no es válida,
validar la posición UWB para usarla como la posición calculada utilizando los datos cinemáticos (34) y cuando no se reciben datos o la posición UWB no es válida, utiliza datos de posición válida anterior y datos cinemáticos (41) de manera que se calcule la posición más precisa de la etiqueta portátil.
11. Un método según la reivindicación 10, en el que la verificación de la integridad de los datos comprende uno o más de
verificaciones contra la suma de verificación de corrección de errores integrada,
verificaciones de validez y credibilidad contra los datos previamente validados extrapolados con los datos de navegación a estima calculados utilizando la información del sensor cinemático.
12. Un método según las reivindicaciones 10 u 11, en el que los datos cinemáticos definen la posición a corto plazo del dispositivo.
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| US20210356554A1 (en) * | 2019-02-08 | 2021-11-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Position specifying system for mobile object and mobile object used for the position specifying system |
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| CN111273687A (zh) * | 2020-02-17 | 2020-06-12 | 上海交通大学 | 基于gnss观测量和机间测距的多无人机协同相对导航方法 |
| CA3188303A1 (en) * | 2020-06-26 | 2021-12-30 | Piper Networks, Inc. | Multi-sensor vehicle positioning system employing shared data protocol |
| CN112929815B (zh) * | 2020-12-29 | 2023-08-15 | 杭州中芯微电子有限公司 | 基于uwb测距的押解定位设备以及押解定位系统 |
| CN112923842B (zh) * | 2021-02-01 | 2023-06-06 | 中国地质环境监测院(自然资源部地质灾害技术指导中心) | 一种基于gnss定位技术的三维地表位移监测系统及方法 |
| CN113156479B (zh) * | 2021-03-23 | 2023-03-28 | 同济大学 | 一种室外乡村道路场景的组合定位方法 |
| US20240012090A1 (en) * | 2022-07-07 | 2024-01-11 | ThirdEye Gen, Inc | Ultra wideband ai-enhanced imu tracking system for first responder use with smart glasses |
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|---|---|---|---|---|
| US5495416A (en) * | 1994-11-07 | 1996-02-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Audio information apparatus for providing position information |
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| US6801159B2 (en) | 2002-03-19 | 2004-10-05 | Motorola, Inc. | Device for use with a portable inertial navigation system (“PINS”) and method for transitioning between location technologies |
| US20040006424A1 (en) * | 2002-06-28 | 2004-01-08 | Joyce Glenn J. | Control system for tracking and targeting multiple autonomous objects |
| US7091852B2 (en) * | 2002-07-02 | 2006-08-15 | Tri-Sentinel, Inc. | Emergency response personnel automated accountability system |
| US20060262007A1 (en) * | 2004-01-16 | 2006-11-23 | Clariant Technologies, Corp. | Methods and apparatus for automotive radar sensors |
| US20100066587A1 (en) * | 2006-07-14 | 2010-03-18 | Brian Masao Yamauchi | Method and System for Controlling a Remote Vehicle |
| US20090076835A1 (en) * | 2007-09-19 | 2009-03-19 | Garry Lyle Carter | Customer service communication system and method |
| KR101040705B1 (ko) * | 2009-08-25 | 2011-06-13 | 한국전기연구원 | 무선 측위 시스템 및 측위 방법 |
| BR112014017228A2 (pt) * | 2012-01-13 | 2017-08-22 | Pulse Function F6 Ltd | Sistema de telemática com sensores 3d inerciais |
| US9140772B1 (en) | 2012-01-18 | 2015-09-22 | Tdc Acquisition Holdings, Inc. | Distance measuring quality factor using signal characterization |
| US9070022B2 (en) * | 2012-08-16 | 2015-06-30 | Plk Technologies Co., Ltd. | Route change determination system and method using image recognition information |
| US9155029B2 (en) * | 2013-03-12 | 2015-10-06 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for scanning for a wireless access point |
| US20140292568A1 (en) * | 2013-03-26 | 2014-10-02 | Peter Fleming | Radiobeacon stations, user devices, location determination systems, methods for controlling a radiobeacon station, methods for controlling a user device, and location determination methods |
| KR20150113589A (ko) * | 2014-03-31 | 2015-10-08 | 팅크웨어(주) | 전자 장치 및 그의 제어 방법 |
| US9677898B2 (en) * | 2014-06-17 | 2017-06-13 | Think Ware Corporation | Electronic apparatus and control method thereof |
| SE538776C2 (en) * | 2014-12-23 | 2016-11-15 | Husqvarna Ab | Improved operation of a robotic work tool by determining weather conditions and adapting the operation |
| SE540131C2 (en) * | 2014-12-24 | 2018-04-10 | Husqvarna Ab | Robotic work tool with trajectory correction |
| US20160266234A1 (en) * | 2015-03-12 | 2016-09-15 | Zih Corp. | Method, Apparatus, and Computer Program Product for Determining an Object Position based on Range Data and Determined Location Data |
| US20160313450A1 (en) * | 2015-04-27 | 2016-10-27 | Autoliv Asp, Inc. | Automotive gnss real time kinematic dead reckoning receiver |
| US9866507B2 (en) * | 2015-04-27 | 2018-01-09 | Agt International Gmbh | Method of monitoring well-being of semi-independent persons and system thereof |
| US20180038694A1 (en) * | 2016-02-09 | 2018-02-08 | 5D Robotics, Inc. | Ultra wide band radar localization |
| US9955450B2 (en) * | 2016-04-01 | 2018-04-24 | Guardhat, Inc. | Geo-localization assembly and methodology |
| CN105891867A (zh) | 2016-04-05 | 2016-08-24 | 武汉大学 | 一种室内外定位方法及系统 |
| EP3443375A1 (en) * | 2016-04-11 | 2019-02-20 | Statsports Group Limited | System for indoor and outdoor position measurement |
| EP3443380A1 (en) * | 2016-04-11 | 2019-02-20 | Statsports Group Limited | System for enhanced indoor and outdoor position measurement |
| CN107771310B (zh) * | 2016-06-22 | 2020-12-04 | 华为技术有限公司 | 头戴式显示设备及其处理方法 |
| US20180045807A1 (en) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | 5D Robotics, Inc. | Global Positioning System and Ultra Wide Band Universal Positioning Node Consellation integration |
| KR102466737B1 (ko) * | 2016-11-26 | 2022-11-14 | 팅크웨어(주) | 경로 안내를 위한 장치, 방법, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 |
| US20180343397A1 (en) * | 2017-05-26 | 2018-11-29 | Zoptic, Llc | Systems and methods for position tracking |
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| CN110879750A (zh) * | 2017-10-13 | 2020-03-13 | 华为技术有限公司 | 资源管理的方法及终端设备 |
| US11054529B2 (en) * | 2018-08-07 | 2021-07-06 | Taber Innovations Group LLC | Personnel location and monitoring system |
| US10950105B2 (en) * | 2018-09-28 | 2021-03-16 | Intel Corporation | Autonomous sensor placement discovery method and apparatus |
| US11026067B2 (en) * | 2019-01-11 | 2021-06-01 | Sensormatic Electronics, LLC | Power efficient ultra-wideband (UWB) tag for indoor positioning |
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