关于超宽带技术在TDOA室内三维定位中的应用研究

简介：
本研究聚焦于超宽带技术在基于到达时间差(TDOA)的室内三维定位系统中的创新应用，旨在提高定位精度与稳定性。通过深入分析与实验验证，探索该技术在未来智能环境中的广阔前景与发展潜力。 在室内环境下对目标进行无线定位时，由于障碍物的遮挡而造成的非视距（NLOS）误差严重影响了定位精度。为解决这一问题，我们利用超宽带（UWB）技术测量得到的到达时间差（TDOA）数据进行了残差分析，并鉴别出其中是否存在NLOS误差。针对存在NLOS误差的情况，提出了一种结合Fang算法和泰勒级数展开法的联合定位策略：首先使用Fang算法的结果作为泰勒级数展开法的初始值，然后通过这两种方法相结合来计算NLOS情况下的目标位置；而对于视距（LOS）情况下测得的数据，则采用单一的Fang算法进行处理。 仿真对比实验表明，这种结合了Fang和Taylor级数的方法显著提高了室内NLOS环境下目标定位的精度。此外，在多传感器配置下，如从4个增加到6个或8个传感器时，该方法能够进一步提升定位准确性，并且在传感器数量达到6个时达到了性能与成本的最佳平衡。 总结来说，本段落提出了一种结合Fang算法和泰勒级数展开法的联合定位策略来应对室内无线定位中的NLOS问题。通过仿真验证了这种新型算法的有效性，在提高NLOS环境下目标定位精度方面表现尤为突出，并且在多传感器配置下性能更为优越，这为智能家居、物联网设备以及应急救援等领域提供了有效的技术支撑和解决方案。