王佳伟,王敬东,赵　强,魏雪迎

(南京航空航天大学自动化学院,江苏南京　211106)

基于CSS的室内测距优化技术*

王佳伟,王敬东,赵强,魏雪迎

(南京航空航天大学自动化学院,江苏南京211106)

摘要:基于CSS(Chirp Spread Spectrum,线性调频扩频)技术的无线测距是基于TOA(time of arrival,到达时间)的测距方法,在室内应用中,存在较多的NLOS(Non-Line of Sight,非视距)干扰,因此测距精度低。针对这个问题,对传统卡尔曼滤波进行改进,将NLOS误差加入状态向量进行估计,进行两步卡尔曼滤波,从而抑制NLOS误差对测距的影响。考虑到LOS(Line of Sight,视距)和NLOS并存的情况,对两步卡尔曼滤波算法进行改进,在第二步滤波中对NLOS误差鉴别和滤波处理部分做出改进,并应用到测距系统中。实验表明,利用该测距优化方法,TOA测距的精度和抗干扰能力得到了明显的提高。

关键词:线性调频扩频;到达时间;非视距误差;卡尔曼滤波

基于CSS(Chirp Spread Spectrum,线性调频扩频)的节点定位技术是一种基于TOA(time of arrival,到达时间)测距[1]的定位技术,被广泛应用于人员的实时监控、室内人员的移动监测、监狱人员定位管理、矿井下人员和设备的定位等方面。

在室内定位应用中,TOA测距的精度直接影响到定位结果,而测距精度受多种误差的影响,包括测距双方的时间同步误差、量测噪声误差和非视距(NLOS,Non-Line of Sight)传播误差,其中影响最大的是NLOS传播误差。而NLOS误差将对测距值产生较大的影响,严重降低了室内测距的精度,因此需要采取措施抑制NLOS误差对测距的影响。

目前,抑制NLOS误差的常用方法可以分为两类：第一类方法就是采用TOA与其他信号参量(如波达方向,信号强度)进行数据融合的方法[2-4],因为采用了另一个维度的信息,有可能得到较好的结果。……