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    基于UWB的地下定位算法和拓撲優化

    孟宇 肖小鳳 趙坤

    孟宇, 肖小鳳, 趙坤. 基于UWB的地下定位算法和拓撲優化[J]. 工程科學學報, 2018, 40(6): 743-753. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.06.013
    引用本文: 孟宇, 肖小鳳, 趙坤. 基于UWB的地下定位算法和拓撲優化[J]. 工程科學學報, 2018, 40(6): 743-753. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.06.013
    MENG Yu, XIAO Xiao-feng, ZHAO Kun. An underground localization algorithm and topology optimization based on ultra-wideband[J]. Chinese Journal of Engineering, 2018, 40(6): 743-753. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.06.013
    Citation: MENG Yu, XIAO Xiao-feng, ZHAO Kun. An underground localization algorithm and topology optimization based on ultra-wideband[J]. Chinese Journal of Engineering, 2018, 40(6): 743-753. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.06.013

    基于UWB的地下定位算法和拓撲優化

    doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.06.013
    基金項目: 

    國家高技術研究發展計劃(863計劃)資助項目(2011AA060408)

    國家重點研發計劃資助項目(2016YFC0802905)

    詳細信息
    • 中圖分類號: TP393.1

    An underground localization algorithm and topology optimization based on ultra-wideband

    • 摘要: 地下定位面對環境惡劣、干擾、多徑等影響,常規算法難以獲得高精度的定位結果,同時井下環境多為狹長的巷道,不利于布置定位所需的錨節點,而井下錨節點的布置通常對定位結果有較大影響,因而使用普通的定位方法不足以滿足智能采礦所需的高精度定位需求.本文對傳統的三邊定位算法進行分析,總結了傳統三邊定位結果產生誤差的原因,并提出了改進的算法,通過仿真實驗驗證了改進算法的有效性.同時通過理論分析誤差帶,使用最大絕對定位誤差用于仿真分析拓撲結構對定位結果精度的影響,提出了對拓撲結構的優化原則,能夠根據環境特點以實現定位區域內平均最大絕對定位誤差最小為原則得出最優拓撲結構.文中設置了仿真實驗和實地實驗對改進的算法和拓撲結構優化方法進行了驗證,實驗結果中,改進的算法能夠在相同拓撲結構下減小15%~43%的誤差,而在相同算法下優化的拓撲結構能夠減小17%~65%,二者結合能夠減小誤差達74%.結果表明,在相同的定位條件下,改進的定位算法能夠明顯提高定位結果的精度,同時定位結果與拓撲結構之間也有著密切的聯系,根據實際環境靈活布置拓撲結構能夠使定位結果的精度進一步提高,將改進的算法與拓撲結構優化方法結合可以實現更高的定位精度.

       

    • [1] Takahara H, Ohno K, Itami M. A study on UWB radar assisted by inter-vehicle communication for safety applications//2012 IEEE International Conference on Vehicular Electronics and Safety. Istanbul, 2012:99
      [2] Fall B, Elbahhar F, Heddebaut M, et al. Time-Reversal UWB positioning beacon for railway application//2012 International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN). Sydney, 2012
      [3] Salman R, Willms I. A mobile security robot equipped with UWBradar for super-resolution indoor positioning and localisation applications//2012 International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN). Sydney, 2012
      [4] Shang F, Champagne B, Psaromiligkos I. Joint estimation of time of arrival and channel power delay profile for pulse-based UWB systems//2012 IEEE International Conference on Communications (ICC). Ottawa, 2012:4515
      [5] Chu Y C, Ganz A. A UWB-based 3D location system for indoor environments//2005 IEEE 2nd International Conference on Broadband Networks. Boston, 2005:224
      [6] Bialer O, Raphaeli D, Weiss A J. Efficient time of arrival estimation algorithm achieving maximum likelihood performance in dense multipath. IEEE Trans Signal Process, 2012, 60(3):1241
      [7] Ershadh M. Study of the design evolution of an antenna and its performance for UWB communications. Microw Opt Technol Lett, 2015, 57(1):80
      [8] De Angelis A, Händel P, Rantakokko J. Measurement report:Laser Total Station Campaign in KTH R1 for Ubisense System Accuracy Evaluation, QC20120618. Stockholm:KTH Royal Institute of Technology, 2012
      [9] Mahfouz M R, Fathy A E, Kuhn M J, et al. Recent trends and advances in UWB positioning//IEEE MTT-S International Microwave Workshop on Wireless Sensing, Local Positioning, and RFID (IMWS). Croatia, 2009
      [10] Chehri A, Fortier P, Tardif P M. On the TOA estimation for UWB ranging in complex confined area//ISSSE'07. International Symposium on Signals, Systems and Electronics. Montreal, 2007:533
      [15] Han G J, Choi D, Lim W. A novel reference node selection algorithm based on trilateration for indoor sensor networks//CIT 2007.7th IEEE International Conference on Computer and Information Technology. Aizu-Wakamatsu, 2007:1003
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    • 收稿日期:  2017-07-16

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