基于TDOA的室内超声波定位方法的改进.pdf

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1、第24卷第6期计算机技术与发展V0l_24No．62014年6月C0MPUTERTECHNOL0GYANDDEVELOPMENTJune2014基于TDOA的室内超声波定位方法的改进王凡，彭勇(江南大学物联网工程学院，江苏无锡214122)摘要：基于超声波和射频信号的TDOA(TimeDiferenceOfArrival，TDOA)室内无线传感网定位系统得到了越来越普遍的研究。其以距离测量为基础计算待测节点坐标。测距的误差影响定位结果的准确性。因此，文中主要目的是介绍基于超声波技术和射频技术定位系统的工作原理，通过采用总体最小二乘法(TotalLeastSquare，

2、TLS)的直线拟合方法对距离测量误差进行补偿，修正距离值，然后采用极小极大算法(Min—Maxalgorithm)进行定位的位置坐标计算，得到系统测距误差较小和定位准确性高的结果。实验数据仿真表明，该方法提高了距离测量精度和系统的定位准确性。关键词：到达时间差；室内定位；超声波；距离测量中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1673—629Xl2014)06—0250—04doi：10．3969／j．issn．1673—629X．2014．O6．O63ImprovedIndoorLocationMethodforUltrasonicSystemBasedonT

3、DOAWANGFan，PENGYong(CollegeofInternetofThings，JiangnanUniversity，Wuxi214122，China)Abstract：ThewirelesssensornetworkpositioningsystemsbasedonultrasonicandRFofTDOAarewidelybeingresearched．Itcalculatesblindnodecoordinatesonthebasisofdistancemeasurement．Rangingerrorsaffecttheaccuracyofposit

4、ioningresults．Inthispaper，theaimistOintroducetheworkingprincipleofpositioningsystembasedonsupersonicandradiotechnology，thelinearfittingmethodoftotalleastsquareisusedforerrorcompensationofdistanceme~ement，whichCallobtainthedistancecorrectionvalues，andthenthemin—maxalgorithmisusedtocomput

5、ethelocationcoordinates，acquiringtheresultwithlowmeasureell'orandhighlocationaccuracy．Experi—mentresultsshowthatthismethodmakesthesystemachievehighprecisionofdistancemeasurementandhighpositioningaccuracy．Keywords：timedifferenceofarrival；indoorlocation；ultrasonic；distancemeasurementO引言其中

6、，△f为两信号到达时间差；V，分别为射随着物联网、传感网等信息技术的发展，相关应用频信号和超声波信号的传播速率。对定位精度的要求也越来越高。例如地下车库、商场、射频信号的传播速率一3×10m／s，因此移动机器人等室内定位均属于细粒度定位，定位精度．1—广—丁US要求在厘米级⋯。针对室内定位较高定位精度要求的UUSVRF特殊性，目前室内定位多采用基于到达时间差的定位即S≈At×VIJso方法。TDOA技术是根据两种不同传播速率的无超声波因其指向性好，易于实现等优点而被广泛线信号到达节点的时间差，再根据传播速率计算距离使用于室内定位系统中。其测距原理为定位计算的方法。超声

7、波(UluaSound，US)信号和射频(RadioFrequency，RF)信号是现有TDOA技术通常采的基础。影响定位精度的因素有很多，文中主要针对用的两种不同信号。其原理即测距误差。文献[8]提出了距离信息选择算法以提高定位精度，但是忽略了距离信息所携带的误差信息。文献[9—1O]中采用的方法是对TDOA进行时间补偿收稿日期：2013—08-25修回日期：2013—11—28网络出版时间：2014—02—24基金项目：江苏省交通运输厅资助项目(2012X08—2)作者简介：王凡(1989一)，女，河南信阳人，硕士研究生，研究方向为无线定位技术等