精准定位算法
❶ 室内定位技术实现精确定位的原理是什么
室内定位是指在室内环境中实现位置定位,由于GPS和北斗在室内信号会受干扰,从而导致无法精准定位,所以现在室内定位主要采用的是无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系,从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。现在室内定位技术主要有:超宽带技术、WiFi技术、蓝牙技术、超声波技术、射频识别技术等。而今天我们要讲的是UWB超宽带室内定位技术。
UWB(Ultra Wideband)超宽带是一种不用载波,而采用时间间隔极短(小于1ns)的脉冲进行通信的技术,也称做脉冲无线电( Impulse Radio)、时域(Time Domain)或无载波(Carrier Free)通信。
UWB相比其他室内定位技术有什么优势?
1、抗干扰性能强;
2、传输速率高,可以达到几十Mbit/s到几百Mbit/s;
3、带宽极宽,UWB使用的带宽在1GHz以上,高达几个GHz;
4、消耗电能小;
5、定位精确,能达厘米级。
6、工程简单造价便宜。
UWB的定位技术原理:
其实UWB的定位原理和卫星导航定位原理很相似。如下图,天上的卫星坐标为已知,地上的接收设备同时接收到四个卫星信号就能确定自己的位置坐标(平面和高程坐标)。UWB的定位原理就是通过在室内布置4个已知坐标的定位基站,需要定位的人员或者设备携带定位标签,标签按照一定的频率发射脉冲,不断和四个已知位置的基站进行测距,通过一定的算法精确的计算定位标签的位置。
三维定位布置
三维定位布置
❷ UWB定位技术是如何实现精确定位的
UWB简介超宽带技术是一种新型的无线通信技术,它通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制,使信号具有GHz量级的带宽。它具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点。在早前被用来应用在近距离高速数据传输,近年来国内外开始利用其亚纳秒级超窄脉冲来做近距离精确室内定位。
定位原理
UWB的定位原理和卫星导航定位原理很相似。如下图,天上的卫星坐标为已知,地上的接收设备同时接收到四个卫星信号就能确定自己的位置坐标(平面和高程坐标)。UWB的定位原理就是通过在室内布置4个已知坐标的定位基站,需要定位的人员或者设备携带定位标签,标签按照一定的频率发射脉冲,不断和四个已知位置的基站进行测距,通过一定的算法精确的计算定位标签的位置。
❸ 超宽带定位技术为什么可以提供精准的定位服务
有两点原因,室内定位95power答疑:
(一)第一点是因为超宽带UWB本身的带宽
超宽带UWB定位精度高在于室内定位精度和带宽成正比。 UWB的频段在3.5G以上,可以做到几百兆带。
超宽带(UWB)以极窄脉冲进行直接调制,脉冲宽度纳秒、亚纳秒级,时间分辨率极高,时间乘以光速,d = t x c直接得到距离。1ns乘以真空光速等于30cm,所以超宽带UWB定位的精度可以达到30cm。再辅以高精度UWB定位算法,UWB定位的精度可以达到10厘米级别。
(二)第二点是UWB定位采用的TDOA定位算法
像95power室内定位的高精度UWB定位算法——TDOA定位算法
TDOA,Time Difference of Arrival(飞行时间差),通过测量被测标签(B)与已知位置基站(P1,P2,P3)间的报文传输时间差,计算出距离差;计算出被测标签的位置(需要已知位置基站间时钟同步)。有此高精度定位算法的辅助,95power的UWB定位系统可以做到10厘米级别的室内定位精度。
❹ 室内精确定位的方式
室内定位方式有多种,精确的定义依据不同需求而不同,或许不是精度越高越好,因为精度越高,对应的成本造价一般越高!
建议你可以先了解下室内定位的几种方式:
第一代:存在性、识别性技术,也可以称为早期零维定位。
主要采用无源RFID技术,如UHF超高频,好处是标签(终端)不需供电,成本低廉,可不需考虑回收流程,弊端是,识别距离最远也就10米左右,通常1~2米,且靠近金属及液体,识别距离要再打骨折。
第二代:粗略性范围识别,可携带传感信息。
主要采用有源技术,包括WIFI、BLE、Zigbee、Sub1G、Lora等等,已经实现初步的位置识别,通过RSSI,三点定位算法等,可达到米级定位精度,且标签(终端)有电池供电,可加入各种互动功能,如按键,屏幕显示,温湿度检测等等。
第三代:精准性定位及测距,主要代表即UWB
主要利用超宽带的技术特点,以超短脉冲信号优化信号干扰,功耗强,冲突大等问题,WEWILLS利用飞行时间算法,精度可达10cm。弊端是目前成本还未足够低,主要还是用在工业领域,如能源建设(电力、水利、火力等)、工业智能制造、公检司法的人员管控、隧道施工(地铁、高速隧道、矿场)等。UWB目前各厂家采用的技术方案都一致,最大的区别将在于流程服务及落地经验。
根据不同的应用场景需求,精度定义会各有不同,比如养老院房间多的场景,需求如果是确定在哪个房间,那就可以用UWB、蓝牙AOA、蓝牙beacon,sub1G,UHF等等方式去实现(当然每个场景的特性差异将决定最终技术选择性),比如需要知道在房间的床上还是书桌旁,还是厕所里,那就基本只能用UWB或者蓝牙AOA了。
❺ 求在进行多雷达精确定位时的一种定位算法.
在实际情况中,往往使用更多雷达进行精确定位。在采用多基雷达进行飞行目标空中定位测量,主要为一发(T或T/R)多收(R)的多基系统,为集中式结构,
系统配置为一个主站(发射/接收)和三个分站(接收),主站与分站之间通过信号同步网络实现在时域、频域、空域上的严格同步。空间同步采用数字波束形成(DBF)技术,工作于脉冲追赶方式或同时多波束方式,各站将所测得的目标数据通过数据传输网络传输到中处理机,进行点迹相关、定位与跟踪处理。观测模式为主站(T/R)发射雷达信号,并能测量目标距离
!或方位角
,分站
测量距离差
方位角
或者其中之一的观测量。在此种观测模式下,目标的空间定位面为回转双曲面。因此我们设计了多基雷达目标定位算法。具体算法为:
设
为在笛卡儿坐标下某一地面站
的站址坐标,j=0,1,2,3.
为空中飞行目标的位置矢量,
.
为飞行目标至地面站
的距离,j=0,1,2,3.
为主目标斜距观测量与分站至目标斜距观测量之差值。
,其中
为主站与某一分站接收雷达反射信号的到达时间差i=1,2,3.
显然,测量的斜距差
是空中飞行目标位置矢量
的函数,有
fj(r)=s0-sj-pj=0
(3)
sj=[(x-xj)^2+(y-yj)^2+(z-zj)^2]^1/2
要获得空中目标三维位置矢量
,利用每一时刻测得的3个
值,
可得到如(3)式所示的三个独立方程,用矩阵表达式为
,其中,f(r)=[f1(r)
f2(r)
f3(r)]^T
.
要从上述非线性测量方程中获得精确的空间目标位置估计值,一个比较通用的方法是作泰勒级数展开,先给出一个飞行目标的初始估值
作为一个参考点,然后将测量函数
在
处作泰勒展开并进行线性化处理,有f
(r)=f|r0+G|r0*(r-r0)
(4)
式中,G是雅克比矩阵,定义为
.由(3)式和(4)式又可获得空间目标位置矢量新的估计值
r=r0-G^-1*f|r0
(5)
然后,再将求出的估计值
作为新的初值,重复上述过程,又可获得在
处的空中目标位置矢量估计
,这样重复对目标位置进行迭代计,直到使估计值均方误差满足要求的精度。在上述过程中,由于采用了泰勒级数展开,存在一个线性化模型误差。在实际解算时,也可以根据测量位置精度要求设置泰勒级数展开的阶数,从而使得模型化误差小得可以忽略。
❻ 怎样精确定位
主要是看场景,室内的精确定位目前UWB定位相对比较专业,每个公司的算法也各一,主要是TDOA/TOF,
❼ 如何实现机器人精准的声源定位
给机器人加装空气声呐系统就可以。麦克风阵列是空气声呐的硬件部分之一,空气声呐可以实现前端数据采集并进行处理。
空气声呐是由一定数目的声音传感器按一定几何形状排列组合而成的电子设备,不同数目的声音传感器及不同的组合形状会给空气声呐带来不同的性能差异,具体可以根据实际需求选用不同数目的声传感器及阵列形状。这决定了空气声呐具备单个声传感器不具备的两大功能:
1、声音增强——由于空间范围噪声相关性较差,阵列可以对接收的信号进行信号增强,同时滤除大部分噪声信号。
2、声音定向——利用阵列空间信息,空气声呐可以实时采集多通道信息并实时计算声源方位,根据阵型维度的不同,空气声呐可以实现在多个维度范围内的灵活定向。
❽ 室内精确定位的方式有哪些
室内精确定位的主流技术主要有蓝牙定位,UWB定位,其中蓝牙AOA定位和UWB定位的定位精度能到厘米级,具体如下,希望能够帮助到各位。
蓝牙定位
UWB定位:超宽带(UWB)定位技术是一种全新的、与传统通信定位技术有极大差异的新技术。它利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点,与新加入的盲节点进行通讯,并利用TDOA定位算法,通过测量出不同基站与移动终端的传输时延差来进行定位。
❾ 高精度定位怎么实现
从市场需求来说,定位的精度是越高越好,所以,所有的定位技术也在精度方面不断地进行突破,而成本也在产业规模化之后逐渐地降低,“高精度、低成本”的定位方案无疑是未来市场的趋势。本篇SKYLAB君就来为大家简单介绍几款高精度、低成本的室内外定位方案。
基于GNSS定位模块的室外定位方案:
❿ UWB定位系统为什么可以实现精确定位
首先,(Ultra Wideband, Ultra Wideband)是一种无载波通信技术,它使用纳秒到微秒的非正弦窄脉冲来传输数据。由于TOF或TDOA算法的特点,可以利用其精确(小误差)的时间信息来计算位置信息。