非线性最小二乘超宽带TOA法在室内定位测量中的研究与实现

在现今信息化社会中,人们对于建筑物等室内定位服务的需求日益强烈,超宽带(Ultra Wideband,UWB)定位技术由于其抗多径干扰能力强、系统容量大、传输速率高等特点使之在短距离无线通信以及室内定位等方面受到了广泛的关注。本文利用非线性最小二乘最优估计对超宽带TOA算法进行分析,并通过两组对比实验分别探讨了锚节点的布设形式和目标节点不同位置对定位精度的定量影响。实验表明:最小二乘法能够克服移动中突然的跳点和剧烈的抖动对定位精度的影响,在宽度ω与高度ξ一样的情况下,有一最优间距δ*使得TN定位精度最高;在间距δ与高度ξ一定的情况下,在较为狭窄的室内环境下,ω值越大定位精度越高。     

一种顾及电子元件延迟的超宽带室内定位方法

针对超宽带定位系统中存在多种误差影响定位精度的问题,本文全面分析了超宽带室内定位的误差源,给出了超宽带室内定位基本函数模型,提出了将电子元件延迟这一系统差与三维坐标同时作为参数进行估计,并通过高斯-牛顿迭代算法得到定位结果的方法。试验结果表明,该方法能有效消除位置系统偏差,两组静态试验均以全站仪测量结果作为真值,点位误差分别为4.1、2.3 cm,相较于已有方法分别提高了64%和87%,而动态试验结果更接近于参考轨迹,最大误差小于10 cm。     

基于SLAM/UWB的室内融合定位算法研究

精确且稳定的自主定位是移动机器人在室内环境下实现自主导航的前提,针对室内定位中视觉即时定位与地图构建(SLAM)存在的累计误差以及环境因素导致超宽带(UWB)定位精度下降的问题,提出一种基于SLAM/UWB的室内融合定位算法. 首先该算法以扩展卡尔曼滤波(EKF)为基础,将UWB的全局定位坐标和视觉SLAM位移增量进行融合,但考虑到测量噪声易受复杂环境影响,引入阈值检测和自适应测量噪声估计器,以抑制异常值和时变测量噪声对滤波器性能的影响,最后使用智能移动小车在不同的室内场地下进行实验. 实验表明:该算法优于单一的UWB或者视觉SLAM定位方式,并且在复杂室内环境下比传统EKF算法拥有更稳定的定位效果.      

基于垂直面阵水下定位的算法研究

当前的DGPS水下立体定位是基于水面上的基线面阵双曲线定位系统,对于信号接收器位于同一个垂直平面内时并没有给出具体的定位模型。利用垂直面阵上信号接收机的几何关系自定义坐标系,通过测边网解算方法计算出它们在所定义的坐标系中的坐标。水下声源发射器发射信号,经过一段时间后,各信号接收器接收到信号,利用示波器和信号处理技术得到各信号接收器接收时刻的时间差。通过建立距离交汇模式的定位模型,解算出水下声源发射器的三维坐标。结合在湖北清江的多目标水声信号识别与检测试验,根据实际测得的相关数据解算出水下目标发射器的坐标。由于此定位方法不需要GPS精密时钟,节约了定位成本。适合船体携带,操作方便。为水下目标定位提供了一个新的方法。     

一种改进的圆柱形体定位算法研究与应用

对基于最小二乘法的椭圆拟合算法进行了研究,提出先将多个平面内的测量点坐标旋转到同一平面内,统一坐标系后分别进行平面椭圆拟合,得到圆柱形体的中心坐标和半径等特征参数,从而实现圆柱形体定位。采用MATLAB编写程序实现了算法,利用徕卡全站仪进行数据采集,对某大型圆柱形储罐进行了倾斜度和准直度分析。     

基于BP神经网络的厘米级超宽带测距误差改正模型设计与实验

在室内复杂环境下,超宽带(UWB)测距误差难以通过常规方法进行有效补偿,严重制约了其定位精度.在分析室内环境下UWB测距误差分布特点的基础上,设计了两种不同结构的BP神经网络误差改正模型.模型BP1输入单个标签与4个基站的测距值,输出对应的4个测距误差;模型BP2输入一对标签、基站的三维坐标,输出对应的一个测距误差.以...     

高度约束MHE算法在伪距单点定位中的应用

针对目前全球卫星导航系统(GNSS)中伪距单点定位(SPP)技术的定位精度已不能满足现代大多数应用场景的需求,提出了一种附加高度约束的滚动时域估计(MHE)算法,以此来改善SPP的定位性能. 附加高度约束的MHE算法是将接收机的位置高度作为非线性约束加入到SPP的估计参数中,并采用近似MHE算法来进一步提高定位精度的优化算法. 结果表明:高度约束的MHE滤波比传统最小二乘(LS)的滤波具有更好的平滑特性,同时随其视窗大小的增加,其定位精度得到了进一步改善. 验证了附加高度约束MHE方案的有效性、可行性,所得结果对SPP的实际应用具有重要的参考意义.      

基于GMM-DBC的CSI室内定位算法

针对贝叶斯室内定位技术存在定位精度低及时间复杂度较高的问题,提出了一种基于高斯混合模型和密度聚类(GMM-DBC)的信道状态信息(CSI)定位算法.通过对分模型参数的初次估计构建GMM概率分布模型并进行误差计算;引入确定分模型个数(DSM)策略,结合误差计算结果更新GMM模型参数,减小由模型精度引起的定位误差;基于不同参考点的分布特征,判断参考点间紧密程度,将紧密相连的参考点划为一类,减小搜索范围,降低时间复杂度;根据分簇结果,利用改进的贝叶斯概率算法进行权值计算,得到最终定位结果.实验结果表明：所提算法能较好地提高定位精度,降低时间复杂度.     

GEO卫星条件下的辅助式定位算法性能分析

在卫星导航定位过程中,当辅助式定位算法在信号质量不佳时,利用更多的观测卫星数据进行冗余计算,能够补齐缺失的信号时间并得到定位结果. 由我国自行研制的北斗卫星导航系统(BDS)采用了混合卫星星座,有一类地球同步轨道(GEO)卫星,具有24 h可见、轨道高覆盖面大、信号功率强等优势. 论文分析了在特殊情况下,只能接收到GEO卫星时的辅助式定位算法以及算法的性能差异. 结果表明:在没有高程等先验信息辅助的情况下,直接使用5颗GEO卫星也能获得一定的定位精度保障.      

基于北斗室内外无缝位置服务方案设计

随着北斗卫星导航系统组网的日益完善,基于北斗的位置服务相关产业也在飞速发展。互联网技术的不断成熟,也加速了互联网产业与位置服务产业的结合。本文以我国北斗卫星导航系统为支撑,提出集成北斗卫星导航系统、蓝牙/Wi-Fi技术的室内外无缝定位技术和位置服务技术的方法,为城市室内外无缝定位提供新的思路。     

基于智能手机的室内定位技术的发展现状和挑战

室内定位是未来人工智能的核心技术之一,对即将到来的人工智能时代起着举足轻重的作用。开发有效的室内定位新技术是工业界和学术界的研究热点,如谷歌研发的室内视觉定位服务技术、苹果致力推动的基于低功耗蓝牙的iBeacon室内定位技术以及百度携手芬兰IndoorAtlas公司推出的基于磁场匹配的室内定位方案等。然而,受室内复杂环境以及空间布局、拓扑易变等影响,实现准确、可靠、实时的室内定位,满足各类定位需求仍有很大的挑战性。目前,随着智能手机的普及和微机电系统技术的发展,智能手机内置多种传感器和支持丰富的射频信号,可提供不同的定位源。本文从智能手机的内置传感器和射频信号两个方面,综述了现有基于智能手机的室内定位技术,指出各种定位技术的优缺点和应用场景,分析室内定位的发展现状和存在难点,对室内定位技术未来的发展方向进行了展望。     

基于Android的移动端室内地图的离线路径规划实现研究

随着室内定位技术的发展,可提供室内导航服务的手机应用具有巨大的商业前景。本文基于ArcRIS Runtime SDK for Android,利用Dijsktra算法实现了离线的路径规划功能,并给出了相关流程和核心部分的代码或api。最后以某地下车库为例,验证了该方法的可行性。     

非线性最小二乘参数平差迭代算法

在非线性最小二乘问题现有的3类主要算法－－高斯－牛顿法、阻尼最小二乘法和最小二乘的拟牛顿法的基础上，引入了综合性能更优的非线性规划的SQPM（序列二次规划法）算法，并且为进一步提高SQPM算法迭代的收敛性，对其步长策略进行了改进。改进的SQPM算法成为无需精确计算参数概略值的非线性最小二乘参数平差的实用和有效算法。     

室内定位技术发展与应用研究

目前,全球卫星导航系统是获取室外环境位置信息最常用的技术手段,但由于卫星信号易被遮挡,并不适用于室内或者高楼林立的复杂场合,因此,室内定位技术作为室外定位的有力补充迅速发展。本文通过介绍目前主流室内定位方式及关键技术,结合室内定位技术的研究现状,深入挖掘了室内定位技术的潜在价值及广阔前景,并提出具体创新应用方向,力求构建深层面的智慧位置平台。     

A MORE GENERAL FORM OF ERROR DISTRIBUTION

This paper deduced a more general error distribution,the p-th pow-er norm distribution,based on the foundational properties of random errors.     

三星定位性能分析及其与SINS的融合方法

针对三星定位技术,本文首先分析其定位算法,并推导其误差分布模型。同时根据输出信息的特点,给出三星定位与SINS（捷联惯性导航系统）进行组合的算法。然后,对三星定位系统的定位误差特性进行仿真试验,从而揭示该系统的误差分布特性。最后,对三星定位／SINS组合系统进行半实时的静态与动态试验,组合结果证明该组合系统定位精度良好,在中纬度区域接近于GPS的精度。     

基于SIFT算法的无人机高分影像几何配准研究

本文基于SIFT算法进行无人机高分影像自动特征点匹配,在实现影像特征点自动匹配的基础上采用二次多项式模型进行影像几何配准,并且重点考察影像配准过程中匹配特征点数目对几何配准精度的影响,最后进行精度评价。结果表明:在影像特征点匹配结果正确、匹配点分布合理的情况下,匹配点数目越多,利用二次多项式进行影像几何配准的精度越高;无人机航向方向影像配准残差大于旁向残差。     

增强现实地图研究与应用

随着数字地图技术的不断革新,产生了将虚拟信息与真实世界融合的新型地图技术,即增强现实(augmented reality,AR)地图。从可视化、定位、测绘、分析几个方面阐述了AR地图的关键技术,介绍了AR地图的空间映射原理和可视化效果,提出了结合视觉定位和惯导定位的cm级室内定位方法,实现了基于AR地图的AR导航、AR测量、AR目标采集、AR地理围栏等关键技术并将其应用于AR智慧园区与AR室内场馆。