刘永昌 龚元明

摘  要：利用超宽带定位技术，改进了基于三边定位技术的超宽带室内定位技术应用模型。该模型基于TW-TOF（双向飞行时间法）采集定位数据，利用三边定位原理解算坐标位置，结合卡尔曼滤波算法，解决了定位模型中由于设备自身误差带来的定位误差大和定位点漂移等问题，进一步提高了定位精度。经现场实验检验，定位模型的定位坐标精度可达厘米级，误差低于12 cm，滤波后定位均方差减少了38%以上。该模型具有定位算法简单可靠、定位结果误差小等优势，为室内定位技术的应用提供了参考。

关键词：室内定位;超宽带;卡尔曼滤波;应用模型

中图分类号：TP391     文献标识码：A

Application of Ultra-wideband Positioning Technology based on Kalman Filter

LIU Yongchang， GONG Yuanming

（College of Automotive Engineering， Shanghai University of Engineering Science， Shanghai 201620， China）

yongchangsd@163.com; gongyuanming@tsinghua.org.cn

Abstract： This paper proposes to use ultra-wideband （UWB） positioning technology to improve the application model of ultra-wideband indoor positioning technology based on trilateral positioning technology. In this model， positioning data is collected based on TW-TOF （two-way time-of-flight method） and the trilateral positioning principle is used to calculate the coordinate position. Combined with Kalman filter algorithm， it solves the problems of large positioning error and positioning point drift caused by device's errors in the positioning model， further improving the positioning accuracy. On-site experiment shows that positioning accuracy of the positioning model can reach centimeter level， the error is less than 12 cm， and the mean square error of positioning after filtering is reduced by more than 38%. The proposed model has the advantages of simple and reliable positioning algorithm and small positioning error. This model provides a reference for application of indoor positioning technology.

Keywords： indoor positioning; ultra-wideband; Kalman filter; application model

1   引言（Introduction）

我国各个行业产业信息化、智能化等技术飞速发展，高精度室内定位技术的应用拥有广阔的发展前景。随着物联网渗透到人们生活的方方面面，日常使用的定位技术中，特别是室内定位技术在人们的生活中扮演着越来越重要的角色[1]，但是相对成熟的应用技术还很少。比如，在大型室内停车场，由于室内信号的屏蔽作用导致卫星定位技术无法施展，车辆识别定位系统还没有得到有效地开发。又如，由于山体遮挡，对于现代交通道路中的长隧道道路，目前还没有有效地解决车辆定位的办法;大型立交桥立体空间的车辆定位也是亟待解决的问题。我国大力发展智慧产业等技术[2]，智慧农业、智慧交通、智慧物流、智慧矿山等都需要高精度的定位技术来支撑智能设备在现场的应用。……