精準定位演算法
❶ 室內定位技術實現精確定位的原理是什麼
室內定位是指在室內環境中實現位置定位,由於GPS和北斗在室內信號會受干擾,從而導致無法精準定位,所以現在室內定位主要採用的是無線通訊、基站定位、慣導定位等多種技術集成形成一套室內位置定位體系,從而實現人員、物體等在室內空間中的位置監控。現在室內定位技術主要有:超寬頻技術、WiFi技術、藍牙技術、超聲波技術、射頻識別技術等。而今天我們要講的是UWB超寬頻室內定位技術。
UWB(Ultra Wideband)超寬頻是一種不用載波,而採用時間間隔極短(小於1ns)的脈沖進行通信的技術,也稱做脈沖無線電( Impulse Radio)、時域(Time Domain)或無載波(Carrier Free)通信。
UWB相比其他室內定位技術有什麼優勢?
1、抗干擾性能強;
2、傳輸速率高,可以達到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s;
3、帶寬極寬,UWB使用的帶寬在1GHz以上,高達幾個GHz;
4、消耗電能小;
5、定位精確,能達厘米級。
6、工程簡單造價便宜。
UWB的定位技術原理:
其實UWB的定位原理和衛星導航定位原理很相似。如下圖,天上的衛星坐標為已知,地上的接收設備同時接收到四個衛星信號就能確定自己的位置坐標(平面和高程坐標)。UWB的定位原理就是通過在室內布置4個已知坐標的定位基站,需要定位的人員或者設備攜帶定位標簽,標簽按照一定的頻率發射脈沖,不斷和四個已知位置的基站進行測距,通過一定的演算法精確的計算定位標簽的位置。
三維定位布置
三維定位布置
❷ UWB定位技術是如何實現精確定位的
UWB簡介超寬頻技術是一種新型的無線通信技術,它通過對具有很陡上升和下降時間的沖激脈沖進行直接調制,使信號具有GHz量級的帶寬。它具有對信道衰落不敏感、發射信號功率譜密度低、低截獲能力、系統復雜度低、能提供數厘米的定位精度等優點。在早前被用來應用在近距離高速數據傳輸,近年來國內外開始利用其亞納秒級超窄脈沖來做近距離精確室內定位。
定位原理
UWB的定位原理和衛星導航定位原理很相似。如下圖,天上的衛星坐標為已知,地上的接收設備同時接收到四個衛星信號就能確定自己的位置坐標(平面和高程坐標)。UWB的定位原理就是通過在室內布置4個已知坐標的定位基站,需要定位的人員或者設備攜帶定位標簽,標簽按照一定的頻率發射脈沖,不斷和四個已知位置的基站進行測距,通過一定的演算法精確的計算定位標簽的位置。
❸ 超寬頻定位技術為什麼可以提供精準的定位服務
有兩點原因,室內定位95power答疑:
(一)第一點是因為超寬頻UWB本身的帶寬
超寬頻UWB定位精度高在於室內定位精度和帶寬成正比。 UWB的頻段在3.5G以上,可以做到幾百兆帶。
超寬頻(UWB)以極窄脈沖進行直接調制,脈沖寬度納秒、亞納秒級,時間解析度極高,時間乘以光速,d = t x c直接得到距離。1ns乘以真空光速等於30cm,所以超寬頻UWB定位的精度可以達到30cm。再輔以高精度UWB定位演算法,UWB定位的精度可以達到10厘米級別。
(二)第二點是UWB定位採用的TDOA定位演算法
像95power室內定位的高精度UWB定位演算法——TDOA定位演算法
TDOA,Time Difference of Arrival(飛行時間差),通過測量被測標簽(B)與已知位置基站(P1,P2,P3)間的報文傳輸時間差,計算出距離差;計算出被測標簽的位置(需要已知位置基站間時鍾同步)。有此高精度定位演算法的輔助,95power的UWB定位系統可以做到10厘米級別的室內定位精度。
❹ 室內精確定位的方式
室內定位方式有多種,精確的定義依據不同需求而不同,或許不是精度越高越好,因為精度越高,對應的成本造價一般越高!
建議你可以先了解下室內定位的幾種方式:
第一代:存在性、識別性技術,也可以稱為早期零維定位。
主要採用無源RFID技術,如UHF超高頻,好處是標簽(終端)不需供電,成本低廉,可不需考慮回收流程,弊端是,識別距離最遠也就10米左右,通常1~2米,且靠近金屬及液體,識別距離要再打骨折。
第二代:粗略性范圍識別,可攜帶感測信息。
主要採用有源技術,包括WIFI、BLE、Zigbee、Sub1G、Lora等等,已經實現初步的位置識別,通過RSSI,三點定位演算法等,可達到米級定位精度,且標簽(終端)有電池供電,可加入各種互動功能,如按鍵,屏幕顯示,溫濕度檢測等等。
第三代:精準性定位及測距,主要代表即UWB
主要利用超寬頻的技術特點,以超短脈沖信號優化信號干擾,功耗強,沖突大等問題,WEWILLS利用飛行時間演算法,精度可達10cm。弊端是目前成本還未足夠低,主要還是用在工業領域,如能源建設(電力、水利、火力等)、工業智能製造、公檢司法的人員管控、隧道施工(地鐵、高速隧道、礦場)等。UWB目前各廠家採用的技術方案都一致,最大的區別將在於流程服務及落地經驗。
根據不同的應用場景需求,精度定義會各有不同,比如養老院房間多的場景,需求如果是確定在哪個房間,那就可以用UWB、藍牙AOA、藍牙beacon,sub1G,UHF等等方式去實現(當然每個場景的特性差異將決定最終技術選擇性),比如需要知道在房間的床上還是書桌旁,還是廁所里,那就基本只能用UWB或者藍牙AOA了。
❺ 求在進行多雷達精確定位時的一種定位演算法.
在實際情況中,往往使用更多雷達進行精確定位。在採用多基雷達進行飛行目標空中定位測量,主要為一發(T或T/R)多收(R)的多基系統,為集中式結構,
系統配置為一個主站(發射/接收)和三個分站(接收),主站與分站之間通過信號同步網路實現在時域、頻域、空域上的嚴格同步。空間同步採用數字波束形成(DBF)技術,工作於脈沖追趕方式或同時多波束方式,各站將所測得的目標數據通過數據傳輸網路傳輸到中處理機,進行點跡相關、定位與跟蹤處理。觀測模式為主站(T/R)發射雷達信號,並能測量目標距離
!或方位角
,分站
測量距離差
方位角
或者其中之一的觀測量。在此種觀測模式下,目標的空間定位面為回轉雙曲面。因此我們設計了多基雷達目標定位演算法。具體演算法為:
設
為在笛卡兒坐標下某一地面站
的站址坐標,j=0,1,2,3.
為空中飛行目標的位置矢量,
.
為飛行目標至地面站
的距離,j=0,1,2,3.
為主目標斜距觀測量與分站至目標斜距觀測量之差值。
,其中
為主站與某一分站接收雷達反射信號的到達時間差i=1,2,3.
顯然,測量的斜距差
是空中飛行目標位置矢量
的函數,有
fj(r)=s0-sj-pj=0
(3)
sj=[(x-xj)^2+(y-yj)^2+(z-zj)^2]^1/2
要獲得空中目標三維位置矢量
,利用每一時刻測得的3個
值,
可得到如(3)式所示的三個獨立方程,用矩陣表達式為
,其中,f(r)=[f1(r)
f2(r)
f3(r)]^T
.
要從上述非線性測量方程中獲得精確的空間目標位置估計值,一個比較通用的方法是作泰勒級數展開,先給出一個飛行目標的初始估值
作為一個參考點,然後將測量函數
在
處作泰勒展開並進行線性化處理,有f
(r)=f|r0+G|r0*(r-r0)
(4)
式中,G是雅克比矩陣,定義為
.由(3)式和(4)式又可獲得空間目標位置矢量新的估計值
r=r0-G^-1*f|r0
(5)
然後,再將求出的估計值
作為新的初值,重復上述過程,又可獲得在
處的空中目標位置矢量估計
,這樣重復對目標位置進行迭代計,直到使估計值均方誤差滿足要求的精度。在上述過程中,由於採用了泰勒級數展開,存在一個線性化模型誤差。在實際解算時,也可以根據測量位置精度要求設置泰勒級數展開的階數,從而使得模型化誤差小得可以忽略。
❻ 怎樣精確定位
主要是看場景,室內的精確定位目前UWB定位相對比較專業,每個公司的演算法也各一,主要是TDOA/TOF,
❼ 如何實現機器人精準的聲源定位
給機器人加裝空氣聲吶系統就可以。麥克風陣列是空氣聲吶的硬體部分之一,空氣聲吶可以實現前端數據採集並進行處理。
空氣聲吶是由一定數目的聲音感測器按一定幾何形狀排列組合而成的電子設備,不同數目的聲音感測器及不同的組合形狀會給空氣聲吶帶來不同的性能差異,具體可以根據實際需求選用不同數目的聲感測器及陣列形狀。這決定了空氣聲吶具備單個聲感測器不具備的兩大功能:
1、聲音增強——由於空間范圍雜訊相關性較差,陣列可以對接收的信號進行信號增強,同時濾除大部分雜訊信號。
2、聲音定向——利用陣列空間信息,空氣聲吶可以實時採集多通道信息並實時計算聲源方位,根據陣型維度的不同,空氣聲吶可以實現在多個維度范圍內的靈活定向。
❽ 室內精確定位的方式有哪些
室內精確定位的主流技術主要有藍牙定位,UWB定位,其中藍牙AOA定位和UWB定位的定位精度能到厘米級,具體如下,希望能夠幫助到各位。
藍牙定位
UWB定位:超寬頻(UWB)定位技術是一種全新的、與傳統通信定位技術有極大差異的新技術。它利用事先布置好的已知位置的錨節點和橋節點,與新加入的盲節點進行通訊,並利用TDOA定位演算法,通過測量出不同基站與移動終端的傳輸時延差來進行定位。
❾ 高精度定位怎麼實現
從市場需求來說,定位的精度是越高越好,所以,所有的定位技術也在精度方面不斷地進行突破,而成本也在產業規模化之後逐漸地降低,「高精度、低成本」的定位方案無疑是未來市場的趨勢。本篇SKYLAB君就來為大家簡單介紹幾款高精度、低成本的室內外定位方案。
基於GNSS定位模塊的室外定位方案:
❿ UWB定位系統為什麼可以實現精確定位
首先,(Ultra Wideband, Ultra Wideband)是一種無載波通信技術,它使用納秒到微秒的非正弦窄脈沖來傳輸數據。由於TOF或TDOA演算法的特點,可以利用其精確(小誤差)的時間信息來計算位置信息。