基于UWB的室内定位与运动距离统计

发布时间：2022-01-21 09:53

　　基于超宽带（UWB）技术的室内定位精度比基于WIFI的方法高,定位范围比基于Bluetooth的方法大,因此在室内定位中越来越常见。基于TDOA定位算法的UWB定位系统只需要基站节点之间保持时钟同步,移动节点与基站之间的时钟无需同步,大大降低了系统设计的复杂度。TDOA定位算法通过测量不同基站到相同移动节点的信号传播时间差求得距离差建立双曲线方程组,然后求解方程组得到移动节点的坐标。在双曲线方程组的求解过程中使用最小二乘法进行位置估计解决方程组无解或多解的问题。在复杂的室内环境中,移动节点在静止状态时会出现的坐标“抖动”,即同一位置不同系统时刻计算出的位置不相同,这给移动节点的运动距离统计带来了巨大的误差。为降低误差,在距离统计中需要消除出现的抖动。基于运动状态分析的距离统计方法将移动节点的运动状态划分为静止状态、无意识的运动状态、短距离的往返运动和长距离运动状态四种类型。静止状态的数据不参与距离统计初步去除部分误差,然后再借助卡尔曼滤波、最小二乘法等方法处理非静止状态的数据,减小运动状态划分不准确带来的误差,从而提高距离统计的准确率。为实现运动状态划分,原始坐标序列数据按时间长度分割... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

TDOA定位原理

15图 3.3 物体前行运动轨迹然而在实际应用中，一个物体并不会时刻移动，有时候会在某个地点停留一时间，然后再移动到其他地方，如此反复进行。物体在静止不动状态下时，如果位系统解算的坐标点能保持不变，那么在该状态的时间段内物体的运动路程为零不会影响到最终的路程计算结果。但在实际环境中定位系统受到外部遮挡的影响运动节点在静止状态下，其坐标不是唯一的，产生了“抖动”现象，图 3.4 显示一段时间内静止的物体的坐标点分布。假设在图 3.4 中相邻的两个点的坐标间的

图 3.4 静止物体的坐标点抖动2 基于轨迹优化的距离统计由于坐标点序列中存在“抖动”和可能的异常点，本文研究了卡尔曼滤波、二乘法和滑动窗口均值法预先处理原始的坐标序列去除异常点并平滑轨迹，然计移动节点的运动距离。原始坐标序列使用上面的方法处理后，输出结果是一波后或者平滑后的坐标序列。在新的坐标序列的基础上使用直接距离统计法，该坐标序列使用欧式距离法计算相邻坐标的距离并累加，可得到移动节点的运离。2.1 轨迹优化算法1）卡尔曼滤波算法卡尔曼滤波器是一种利用一系列随时间变化的、包含噪声的观测数据，准确

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于卫星定位信号的车辆行驶里程计算方法[J]. 郝汪洋,申飞,张俊,罗东锋,刘静.  计算机系统应用. 2017(10)



本文编号：3600045