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《联合tdoa改进算法和卡尔曼滤波的uwb室内定位研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、联合TDOA改进算法和卡尔曼滤波的UWB室内定位研究摘要：随着〃互联网+〃的提出以及物联网技术的不断发展，各行业对人员、货物等进行定位的场景在不断增多；与此同时,安防监控、航空航天、无人工业化操作、海域勘探、数字化旅游等新兴领域对室内定位系统的需求也在日益增强。针对不同需求,学术界和工业界开发了多种走位技术，它们在走位适用性、定位精度等方面存在较大的差异。相比其他定位方式,超宽带(UWB)定位技术在精确度、实时性能和数据可扩展方面具有独特的优势，通过改进基于到达时间差(TDOA)的算法，降低了时钟同步的难度，联合卡尔曼滤
2、波进一步消除了传输过程中的误差干扰,最终使得室内定位更加精确。关键词：到达时间差；卡尔曼滤波；超宽带；室内走位Abstract:Withthepresentationof"Internet+MandcontinuousdevelopmentofInternetofThingstechnology,theseenestolocatethestaffandgoodsareincreasing.Atthesametimezthedemandsofemergingfields(suchassecuritymonitoring,a
3、erospace,unmannedindustrializationoperation,seasexploration,digitaltourism)forindoorpositioningaregrowing.Tosatisfydifferentrequirementszvariouspositioningtechnologiesweredevelopedbytheacademiaandindustryzbuttheyhavegreatdifferencesintheaspectsofpositioningapplic
4、ability,positioningaccuracy,etc.Incomparisonwithotherpositioningmethods,theUWB(ultrawideband)positioningtechnologyhastheuniqueadvantagesinposition!ngaccuracy,real?timeperformaneeanddatascalability.InthispaperzthealgorithmbasedonTDOA(timediffereneeofarrival)wasimp
5、rovedtoreducethedifficultyofclocksynchronization,andincombinationwithKalmanfilteringztheerrorinterfereneeintransmissionprocesswaseliminated.Themethodcanmaketheindoorpositioningmoreaccurately.Keywords:TDOA;Kalmanfiltering;UWB;indoorpositioning0引言全球定位系统(GlobalPosit
6、ioningSystem,GPS)是室外定位的通用解决方案,在无辅助的情况下定位精度一般为10m以上。在室内,基于传统无线电技术的各类定位解决方案仍然是一个未解决的问题，因为室内信号传播环境相比室外更加复杂，很难精确分析信号到达时间或到达角度等参数［1］。射频识别及蓝牙定位具有低功耗、时延小、低成本等特点，但是较低的传输速率使其并不适合大数据传输场景；此技术的另一局限性在于它的走位精度是米级，且易受噪声信号的干扰，传输距离较短。2.4GHz无线网络频带与蓝牙类似,定位方法同样受环境影响较大，遇到障碍物或者电磁波干扰就会造
7、成数据的不准确。各种定位技术的特性比较”如图1所示。超宽带(UltraWideband,UWB)是射频通信领域国内外长期研究的热点。脉冲超宽带(IR?UWB)技术在1989年被美国国防部确定为UWB技术标准［2］。2007年3月IEEE发布了基于UWB物理层的IEEE802.15.4a?2007标准z这—标准旨在为无线个域网中使用超低数据速率、超低功耗和超低复杂度的器件进行短距离数据传输提供支持。相对于其他定位方式，IEEE802.15.4aUWB在精确度、实时性能和数据带宽等方面具有很好的优势⑶。UWB实时响应频率可达
8、到10~40Hz,而其他定位技术普遍在1Hz以下；脉冲无线电超宽带(ImpulseRadioUltra?Wideband,IR7UWB)的脉冲宽度仅为纳秒级或亚纳秒级，响应频率和脉冲宽度决定了UWB的定位精度在理论上可以达到厘米级。UWB技术抗多径能力强，时间分辨率高，具有一定的穿透能力,这些特点有利于在室内复杂多径
