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基于GNSS/UWB的室内外连续定位方法

周振南 邹进贵 赵胤植 胡洪 蔡礼贤 周涛

周振南, 邹进贵, 赵胤植, 胡洪, 蔡礼贤, 周涛. 基于GNSS/UWB的室内外连续定位方法[J]. 全球定位系统, 2022, 47(5): 28-34. doi: 10.12265/j.gnss.2022087
引用本文: 周振南, 邹进贵, 赵胤植, 胡洪, 蔡礼贤, 周涛. 基于GNSS/UWB的室内外连续定位方法[J]. 全球定位系统, 2022, 47(5): 28-34. doi: 10.12265/j.gnss.2022087
ZHOU Zhennan, ZOU Jingui, ZHAO Yinzhi, HU Hong, CAI Lixian, ZHOU Tao. GNSS/UWB based indoor and outdoor continuous positioning method[J]. GNSS World of China, 2022, 47(5): 28-34. doi: 10.12265/j.gnss.2022087
Citation: ZHOU Zhennan, ZOU Jingui, ZHAO Yinzhi, HU Hong, CAI Lixian, ZHOU Tao. GNSS/UWB based indoor and outdoor continuous positioning method[J]. GNSS World of China, 2022, 47(5): 28-34. doi: 10.12265/j.gnss.2022087

基于GNSS/UWB的室内外连续定位方法

doi: 10.12265/j.gnss.2022087
基金项目: 国家自然科学基金 (41871373);武汉大学地球空间环境与大地测量教育部重点实验室开放基金资助 (21-02-06)
详细信息
    作者简介:

    周振南:(1998—),男,硕士,研究方向为室内定位

    邹进贵:(1972—),男,教授,博士生导师,研究方向为精密工程测量、变形监测、多传感器集成的测量方法研究

    赵胤植:(1992—),男,博士,研究方向为室内定位

    胡洪:(1985—),男,副教授,硕士生导师,研究方向为北斗定位随机模型和三维激光点云数据处理

    通讯作者:

    邹进贵 E-mail: jgzou@sgg.whu.edu.cn

  • 中图分类号: P228.4

GNSS/UWB based indoor and outdoor continuous positioning method

  • 摘要: 全球卫星导航系统(GNSS)与超宽带(UWB)等定位系统在室内外复杂环境下作用范围有限,并且单一定位源均无法获得从室外到室内连续可靠的定位结果等问题,针对北斗卫星导航系统(BDS)+GPS/UWB松组合定位方法展开研究,设计了室内外动态定位实验与过渡区域静态定位实验,利用扩展卡尔曼滤波器(EKF)对定位误差状态进行最优估计,并对BDS+GPS组合、UWB以及BDS+GPS/UWB松组合三种定位模式进行分析评价. 实验结果表明:在室内外的过渡区域,BDS+GPS/UWB松组合改善了GNSS-实时动态定位(RTK)的定位精度,扩展了GNSS-RTK的作用范围;BDS+GPS/UWB松组合相比于各单一定位源在一定程度上提高了系统从室外到室内定位的连续性与定位结果的可用性.

     

  • 图  1  双向测距示意图

    图  2  松组合示意图[23]

    图  3  数据处理结构示意图

    图  4  静态测量设备

    图  5  动态测量设备

    图  6  UWB组网示意图

    图  7  真实轨迹

    图  8  两定位源观测值个数

    图  9  BDS+GPS定位轨迹

    图  10  UWB定位轨迹

    图  11  BDS+GPS/UWB松组合定位轨迹

    图  12  定位结果可用率

    表  1  静态实验定位误差统计 m

    定位模式北方向误差东方向误差点位平面误差
    UWB0.333 00.021 00.333 7
    BDS+GPS0.387 80.890 60.971 4
    BDS+GPS/UWB松组合0.321 40.198 20.377 6
    下载: 导出CSV
  • [1] 刘振耀. 基于UWB/GNSS/MIMU的室内外无缝定位技术研究[D]. 郑州: 解放军信息工程大学, 2017.
    [2] 邓中亮, 尹露, 唐诗浩, 等. 室内定位关键技术综述[J]. 导航定位与授时, 2018, 5(3): 14-23. DOI: 10.19306/j.cnki.2095-8110.2018.03.003
    [3] 蔚保国, 李雅宁, 王永杰. 室内混合智能定位系统仿真平台框架研究[J]. 导航定位与授时, 2020, 7(6): 12-21. DOI: 10.19306/j.cnki.2095-8110.2020.06.002
    [4] 蔚保国, 鲍亚川, 杨梦焕, 等. 通导一体化概念框架与关键技术研究进展[J]. 导航定位与授时, 2022, 9(2): 1-14. DOI: 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.02.001
    [5] HAN S W, WANG J, LIU F, et al. An emergency seamless positioning technique based on ad hoc UWB networking using robust EKF[J]. Sensors, 2019, 19(14): 3135. DOI: 10.3390/s19143135
    [6] 郝雨时, 徐爱功, 隋心. GNSS/UWB高精度室内外组合定位方法[J]. 导航定位学报, 2016, 4(4): 17-23. DOI: 10.16547/j.cnki.10-1096.20160404
    [7] 林志东, 何情强. 超宽带距离测量误差来源分析[J]. 厦门理工学院学报, 2019, 27(1): 47-52. DOI: 10.19697/j.cnki.1673-4432.201901008
    [8] 赵胤植, 邹进贵, 蔡礼贤, 等. 一种顾及电子元件延迟的超宽带室内定位方法[J]. 测绘通报, 2022(4): 1-5,31.
    [9] 王争, 蒋浩晨, 高娟, 等. 超宽带室内定位算法综述[J]. 电子设计工程, 2021, 29(21): 141-145. DOI: 10.14022/j.issn1674-6236.2021.21.030
    [10] 肖竹, 黑永强, 于全, 等. 脉冲超宽带定位技术综述[J]. 中国科学(F辑:信息科学), 2009, 39(10): 1112-1124.
    [11] HUANG Z C, JIN S G, SU K, et al. Multi-GNSS precise point positioning with UWB tightly coupled integration[J]. Sensors, 2022, 22(6): 2232. DOI: 10.3390/s22062232
    [12] CHIU D S, MACGOUGAN G, O’KEEFE K. UWB assisted GPS RTK in hostile environments[C]// The Satellite Division of the Institute of Navigation 20th International Technical Meeting, 2008: 532-542.
    [13] CHIU D S, O’KEEFE K P. Seamless outdoor-to-indoor pedestrian navigation using GPS and UWB[C]//The 21st International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, 2008.
    [14] CHIU D S. Ultra wideband augmented GPS[D]. Canada : University of Calgary, 2008.
    [15] MACGOUGAN G, O’KEEFE K P, CHIU D S. Multiple UWB range assisted GPS RTK in hostile environments[C]// The Satellite Division of the Institute of Navigation 20th International Technical Meeting, 2008: 3020-3035.
    [16] MACGOUGAN G, O’KEEFE K P, KLUKAS R. Tightly-coupled GPS/UWB positioning[J]. IEEE international conference on ultra-wideband, 2009. DOI: 10.1109/ICUWB.2009.5288683
    [17] MACGOUGAN G, O’KEEFE K P, KLUKAS R. Tightly-coupled GPS/UWB integration[J]. Journal of navigation, 2010, 63(1): 1-22. DOI: 10.1017/S0373463309990257
    [18] HU H, XIE X F, GAO J X, et al. GPS-BDS-Galileo double-differenced stochastic model refinement based on least-squares variance component estimation[J]. Journal of navigation, 2021, 74(6): 1381-1396. DOI: 10.1017/S0373463321000564
    [19] MACGOUGAN G, O’KEEFE K P, KLUKAS R. Ultra-wideband ranging precision and accuracy[J]. Measurement science and technology, 2009, 20(9): 095105. DOI: 10.1088/0957-0233/20/9/095105
    [20] WANG J, WANG M M, YANG D, et al. UWB positioning algorithm and accuracy evaluation for different indoor scenes[J]. International journal of image and data fusion, 2021, 12(3): 1-23. DOI: 10.1080/19479832.2020.1864788
    [21] ZHAO Y Z, ZOU J G, GUO J M, et al. A novel ultra-wideband double difference indoor positioning method with additional baseline constraint[J]. International journal of GEO-information, 2021, 10(10): 634. DOI: 10.3390/ijgi10100634
    [22] ALLAN D W. Time and frequency (time-domain) characterization, estimation, and prediction of precision clocks and oscillators[J]. IEEE transactions on ultrasonics ferroelectrics and frequency control, 1987, 34(6): 647-654. DOI: 10.1109/T-UFFC.1987.26997
    [23] MACGOUGAN G D. Real-time kinematic surveying using tightly-coupled GPS and ultra-wideband ranging[D]. Canada: University of Calgary, 2009.
    [24] HU F J, WU G. Distributed error correction of EKF algorithm in multi-sensor fusion localization model[J]. IEEE access, 2020, 8(99): 93211-93218. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2995170
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-05-16
  • 录用日期:  2022-07-29
  • 网络出版日期:  2022-09-27

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