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单基站UWB定位距离获得及处理方法
单基站UWB定位距离获得及处理方法
摘 要: 相比于其他定位系统通常至少需要3个参考基站的开销来说,UWB单基站定位只需要一个基站,系统配置简单,可以很快的被应用和发展。为了提高UWB单基站定位系统中对于距离的测定精度,提出了一种应用于该系统的通信定位协议。该定位通信协议用于更加精确地进行基站与标签之间的时钟同步。同时将最大概率数据处理方法应用于距离数据处理。通过对UWB单基站定位系统的整体仿真得到的距离测量误差小于5 cm。该仿真结果说明了此种定位协议和最大概率数据处理方法可以应用于室内高精度无线定位。
关键词: 定位协议; UWB; 最大概率; 单基站
中图分类号: TN911?34 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2014)07?0015?03
Acquisition and processing method of UWB positioning distance in single base station
AN Bao?qiang, ZHANG Hao, CUI Xue?rong
(School of Information Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)
Abstract: Compared to other positioning systems which requires at least 3 reference stations, Ultra?Wideband (UWB) single base station positioning only need one base station, and the system configuration is very simple, so it can be applied and developed. In order to improve the distance measurement accuracy of UWB single base station positioning system, a communication positioning protocol is proposed, which is used for more accurate clock synchronization between the base station and label. At the same time, the maximum probability data processing method is applied to distance data processing. Through the whole simulation of UWB single base station positioning system, distance measurement error can be reduced to less than 5cm. The simulation result shows the positioning data processing method and positioning communication protocol can be used in the precision indoor wireless positioning.
Kewords: positioning protocol; UWB; maximum probability; single base station
0 引 言
UWB(Ultra?Wideband)信号使用的是宽度为纳秒级别的窄脉冲,具有非常高的时间分辨率[1],脉冲的持续时间远小于多径簇的到达延迟时间,因此具有很高的多径分辨率[2]。使用UWB信号能得到高精度的时间延迟信息,而这个测量值是无线定位获得距离的重要信息。
传统的无线定位方式多是基于多基站的几何定位,比如基于到达时间(TOA)[3]和基于到达时间差(TDOA)[4]的方式。这两种方式是通过解曲线的方程得到多条曲线之间的交点,交点就是标签的位置。另外还有到达角度(AOA)的方式[5],这种定位方式最少需要一个参考基站,获得标签相对于基站的角度信息和距离信息就可以确定标签的位置。
在基于UWB 的定位方法中,无论是基站还是移动标签都存在处理时间、时钟偏移等延迟时间[6],所以导致虽然通过TOA方式得到了到达时间,但是从到达时间中计算出信号实际的飞行时间TOF(Time of Flight)也存在一定的误差。
为解决该
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