河北师范大学李冰获国家专利权
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龙图腾网获悉河北师范大学申请的专利基于UWB与IMU融合的外骨骼控制滤波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:CN120578874B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-18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:202511065972.3,技术领域涉及:G06F18/15;该发明授权基于UWB与IMU融合的外骨骼控制滤波方法是由李冰;吕雨龙;宋守珊;刘春刚设计研发完成,并于2025-07-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于UWB与IMU融合的外骨骼控制滤波方法在说明书摘要公布了:本发明属于无线电定位与运动控制技术领域,具体公开了一种基于UWB与IMU融合的外骨骼控制滤波方法,包括:部署UWB基站、UWB标签和IMU模块;通过UWB标签测得膝关节在水平方向上的第一位移,计算得到第一前进速度,通过IMU模块测得膝关节在水平方向上的第二位移,计算得到第二前进速度;构建状态方程和观测方程,生成Sigma点并执行无迹卡尔曼滤波迭代,优化预测结果,直至预测结果的置信度达到预设值。本发明应用PDOA算法解算出角度,IMU模块测得的角度及角速度,通过无迹卡尔曼滤波进行融合,避免了单一传感器造成的运动方向误差,提高了外骨骼控制的姿态估计精度。本发明适用于外骨骼控制。
本发明授权基于UWB与IMU融合的外骨骼控制滤波方法在权利要求书中公布了:1.一种基于UWB与IMU融合的外骨骼控制滤波方法,其特征在于,包括: S1、将UWB基站安装在外骨骼的腹部中央,且与髋关节处于同一水平面;将UWB标签和IMU模块安装在外骨骼的膝关节上方; S2、在同一个步态周期内,通过UWB标签测得膝关节在水平方向上的第一位移,计算得到第一前进速度,通过IMU模块测得膝关节在水平方向上的第二位移,计算得到第二前进速度; S3、基于第一前进速度和第二前进速度构建状态方程和观测方程,进行无迹卡尔曼滤波,生成Sigma点并执行无迹卡尔曼滤波迭代,与IMU模块得到的角速度和加速度进行对比,优化预测结果,直至预测结果的置信度达到预设值; 构建的状态方程为: , 其中,为第k时刻的前进速度,为第k-1时刻的前进速度,为第一前进速度向量,A为第一前进速度向量的比例系数,为第二前进速度向量的模,B为第二前进速度向量模的比例系数,A<B且A+B=1,为第一前进速度归一化向量,为第k-1时刻的过程噪声; 构建的观测方程为: 其中,为第k时刻的前进速度的观测值,为第k时刻的第一前进速度,为第k时刻的第二前进速度,为第k时刻的观测噪声。
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