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一种适用于FTM 的室内定位方法*

2021-03-17赵跃新赵志佳

网络安全与数据管理 2021年3期
关键词:卡尔曼滤波测量

赵跃新 ,林 杰 ,2,刘 鹏 ,赵志佳

(1.陆军工程大学 指挥控制工程学院,江苏 南京 210007;2.解放军 32228 部队 24 分队,福建 福州 350000)

0 引言

位置服务作为物联网、移动互联网等新兴产业的关键服务,在智能交通、导航定位、人员监控以及紧急救援等方面有着广泛的应用[1-3]。 在室外开阔区域,以GPS、北斗为代表的全球导航卫星系统及其增强技术提供了准确的位置信息。但是在复杂的室内环境下,卫星导航信号容易受到遮挡而严重衰减,产生很大的定位误差,甚至失效[4]。 因此,室内定位技术得到了迅速研究与发展,涌现出基于WiFi、蓝牙、超宽带以及超声波等多种定位技术[5],试图提供准确可靠的室内位置信息。

WiFi 技术具有普及率高、成本低的优势,在室内定位领域受到了重点关注[6-7],其观测值主要包括传播时间(Time of Fight,ToF)、到达时间差(Time Difference of Arrival,TDoA)、到 达 角(Angle of Arrival,AoA)以及接收信号强度(Received Signal Strength,RSS)。 其中,ToF 是一种原理简单、适用范围广的观测值,但需要较高精度的时间同步。 IEEE 802.11-2016标准定义了精细时间测量(Fine Timing Measurement,FTM)协议[8],在室内环境中可实现米级甚至分米级的测距精度,并且已经在商业WiFi 芯片中得到支持,比如 Intel 8260/8265 和高通 IPQ8065。

实现基于FTM 的精确室内定位仍面临诸多问题。其中,室内多径效应、信号干扰以及设备不稳定等因素可能引起异常测量值,导致定位误差明显增加[9];同时,FTM 设备因为信号处理耗时,所以存在测量时间偏移,使得定位性能下降[10]。然而,已有异常值鲁棒滤波方法[11-12]的判别区间和抑制策略不能合理地区分处理异常值和正常值,并且现有FTM定位方法[13-14]需要提前校准时间偏移,不便于室内部署应用。……

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