通常基于超寬帶（UWB）的定位系統(tǒng)采用的主要技術(shù)是TOA和TDOA算法,但是TOA算法定位速度低,TDOA算法定位精度不穩(wěn)定,這些情況均限制了它們在UWB定位系統(tǒng)中的應(yīng)用。為了權(quán)衡這兩種算法在定位速度和精度方面的不足,提出了一種新的TOF與TDOA聯(lián)合定位算法（CTT）。該算法僅需要3次UWB通信便可測量TDOA算法所需的所有時(shí)間差信息和一個(gè)TOF距離值,并可以此計(jì)算出該定位區(qū)域內(nèi)所有基站與單個(gè)標(biāo)簽的距離,定位速度比TOA算法提升至少50%。使用DW1000分別對TOA、TDOA與CTT算法進(jìn)行定位精度對比,結(jié)果表明CTT算法在二維情況下的平均定位誤差<20 cm,標(biāo)準(zhǔn)差<10 cm,接近于TOA的精度并解決了TDOA算法精度不穩(wěn)定的問題。 

【文章來源】：電子測量與儀器學(xué)報(bào). 2020,34(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

SDS-TWR通信流程

TOA是一種經(jīng)典的定位算法,在二維平面情況下需要至少3個(gè)已知位置的基站來協(xié)助定位。其在二維平面的定位原理如圖2所示。其中A1、A2、A3均為定位基站(統(tǒng)稱為Ax),坐標(biāo)均已知,分別為(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3); T為移動(dòng)標(biāo)簽,其坐標(biāo)為(x,y)。通過TOF測距過程測量T到Ax的距離,然后根據(jù)圓形幾何構(gòu)建方程求解得到T的坐標(biāo)值。圖2(a)表示了理想情況下三圓正好交于一點(diǎn),但是在實(shí)際情況下測量的距離值往往包含誤差(圖2(b)),導(dǎo)致三圓無法正好交于一點(diǎn),此時(shí)需要將圓構(gòu)建的非線性方程做線性化處理來計(jì)算出一個(gè)近似的坐標(biāo)值。以d1、d2、d3分別表示標(biāo)簽T到基站A1、A2、A3的距離,TOA方程為:

TDOA算法以移動(dòng)標(biāo)簽到達(dá)基站的時(shí)間差信息來構(gòu)建雙曲線,在先驗(yàn)信息下確定正確的雙曲線交點(diǎn)來得到位置,常見的定位解算法有Fang、Taylor級數(shù)法、Chan算法等[14]。在二維層次上同樣需要至少3個(gè)基站來完成定位,其在理想情況下和存在誤差的情況下的定位原理如圖3所示。1)時(shí)間同步算法

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于區(qū)域判定的超寬帶井下高精度定位[J]. 方文浩,陸陽,衛(wèi)星.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2018(07)
[2]基于UWB的無人運(yùn)輸車的導(dǎo)航定位算法研究[J]. 賀晶晶,姜平,馮曉榮.  電子測量與儀器學(xué)報(bào). 2016(11)
[3]面向室內(nèi)行人的Range-only UWB/INS緊組合導(dǎo)航方法[J]. 徐元,陳熙源.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2016(09)

碩士論文
[1]基于UWB室內(nèi)定位算法的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 仲江濤.深圳大學(xué) 2017



本文編號：3227286