一种基于UWB的高精度室内定位系统设计
2021-02-11李玉峰王君祎李硕磊
李玉峰,王君祎,李硕磊
(沈阳航空航天大学 电子信息工程学院,沈阳 110136)
基于位置的服务(Location-Based Service,LBS)已经在人类生活的方方面面扮演着重要的角色。目前,室外定位大多依赖全球卫星导航系统[1](Global Navigation Satellite System,GNSS),由于卫星信号穿透建筑物的能力较差,一般情况下利用GNSS难以实现室内定位。目前主流的室内定位技术主要有WIFI、惯性导航及超宽带技术(Ultra-Wide Band,UWB)等。文献[2-3]提出了基于WIFI的定位系统,成本低且易部署,但是定位精度差通常在5~10 m左右;文献[4]提出了地磁和惯导的室内定位系统,该方法有效缩短了离线阶段基准库的构建时间,且定位精度提高到2 m左右;文献[5-7]提出了基于UWB的室内定位方法,UWB信号的脉冲功率谱密度极低,具有多径分辨能力强、抗干扰性好等优点,定位精度通常在分米甚至厘米级,是目前一种性价比较高的室内定位方法,故本文采用UWB技术来实现室内定位。
在实际定位场景中非视距误差以及多径效应会影响定位精度,针对此问题,刘琚等[8]提出了一种在非视距环境中的TDOA/AOA混合定位方法,相比于单纯的TDOA定位方法在一定程度上提高了定位的精度,但是随着AOA的测量精度下降,该方法的定位精度也会随之下降。毛永毅等[9]提出了面向室内定位的DHOHF-Elman神经网络算法,该算法能够较高程度地抑制环境中的高斯白噪声,但是定位精度受训练集影响大,且训练过程烦琐,不适合实际应用。李奇越等[10]提出了基于有色噪声自适应卡尔曼滤波算法,在一定程度上提高了定位精度,但是滤波效果容易发散,并且测量数据中的粗大误差对滤波结果影响大。……
