《基於UWB-TOF測距的室內3D定位貝葉斯估計研究》是依託東南大學，由陽媛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於UWB-TOF測距的室內3D定位貝葉斯估計研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陽媛
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著現代無線技術的快速發展，室內移動定位技術逐漸成為研究熱點之一。目前大部分室內定位主要以二維（2D）平面定位為主。UWB技術具備較好的精度、通信能力、覆蓋和部署便捷性等，因而UWB成為了複雜室內場景下高精度3D移動定位的首選方案，能較好解決室內定位無人車和無人機的3D定位問題。然而，在室內複雜場景下，實現UWB高精度3D定位仍面臨較多挑戰。首先，UWB測距存在的LOS/NLOS傳播、多徑效應、無線干擾等誤差；其次，如何將2D定位算法拓展到3D空間是關鍵問題。針對以上問題，本項目提出基於Multi-Way TOF測距的室內3D定位貝葉斯估計，主要包括：（1）UWB-TOF 2D/3D建模與估計；（2）定位信標2D/3D部署最佳化理論；（3）2D/3D位置貝葉斯濾波和平滑；（4）LOS/NLOS誤差抑制凳套乘駝、高程約束修正機制等；（5）基於ROS AGV和Pixhawk UAV進行3D移動定位驗證。
結題摘要
1、2D/3D UWB-TOF仿真建模與估計：在MATLAB軟體平台下進行了超寬頻信道IEEE802.15.4a標準模型進行了仿真；主要分析擔虹妹信道模型的連續信道衝激回響，離散信道衝激回響，衝激回響的功率延遲分布；附加時延擴展、均方根時延擴展和有效多徑數目，比較其多徑傳輸的能量高低。2、平台搭建與誤差估計：在實驗室部署基礎設施，搭建2D/3D 實驗平台，並進行UWB-TOF測距實驗；主要包括固定點的轎翻仔視距測距，障礙物遮擋情況下的非視距測距，以及動態點的測距誤差分析。其中，從定點視距測距得到了各個基站與標籤之間的測距性能以及設備系統誤差；分別做了超寬頻在不同障礙物遮擋情況下的測距實驗，從障礙物非視距測距實驗中得知金屬對超寬頻信號造成的影響較大。3、2D/3D LOS/NLOS誤差抑制、高歸諒淚霸程約束修正機制：利用超寬頻設備和不同類型的障礙物，進行了多項障礙定位實驗。共進行5個系列障礙物定位實驗，獲得6組實驗數據集，分析了測距誤差的特性，同時，將實驗數據夜請白進行聚類分析。當測距誤差較大時，使用濾波算法很大程度上能夠減小誤差，找到相匹配的台煉夜修正法，用於定位算法之前對於測距誤差的修正，使得定位數據更加準確。4、人員和ROS AGV的2D/3D 移動定位驗證與最佳化：在測距誤差分析結果的基礎上，做了基站部署不同位置對測距誤差分布的影響，實驗結果表明，在大多數分布情況下，距離牆體元求越近，中間位置的測試點的測距誤差與定位誤差都較大，而相對離牆體近一些的部署方式，既能縮小測距誤差，也能減小定位誤差。研究超寬頻發射接收硬體、UWB信號特徵、傳輸性能、時延控制和協定。
