基于UWB与GNSS融合定位的港口高精度定位技术

为实现港口码头作业高精度定位服务,基于脉冲超宽带IR-UWB和全球卫星导航系统GNSS定位技术,提出UWB与GNSS融合定位的港口高精度定位服务应用的模式,并通过组合定位的数据处理方法和过程,满足港口厘米级定位精度应用的要求。

GNSS/多传感器融合定位中的欺骗检测技术

全球卫星导航系统(GNSS)与多传感器组成的融合定位系统由于其精确性和鲁棒性,已经在自动驾驶和无人探测等领域得到广泛应用。然而,GNSS容易受到欺骗干扰影响,导致融合定位系统输出错误信息,进而引发严重后果。鉴于传感器能够提供不受GNSS欺骗干扰的载体状态信息,融合定位系统能够通过GNSS和传感器信息的相互校验实现欺骗检测。本文对此类GNSS欺骗检测技术进行了综述,首先概述了GNSS/多传感器融合定位的传感器组成和信息融合算法;其次将现有GNSS/多传感器定位中的欺骗检测技术分为独立信息一致性监测和信息融合异常检测2类,并总结分析了不同算法的基本原理、实现方法和性能效果;最后对GNSS/多传感器融合定位中欺骗检测技术的未来发展趋势进行了展望。

基于UWB与PDR的井下人员融合定位方法

现有超宽带(UWB)与行人航位推算(PDR)融合定位方法大多忽略了非视距(NLOS)环境下的定位误差校正,以简单的阈值划分作为NLOS环境判断依据,而阈值划分在很大程度上与定位场景及场地大小相关。针对上述问题,提出一种考虑NLOS环境的基于UWB与PDR的井下人员融合定位方法。首先,利用UWB技术进行井下人员位置解算,通过三边定位算法得到人员初步位置后,使用最小二乘法对位置进行优化,通过多项式拟合实现NLOS环境下基站和标签之间实际值和测量值之间的拟合,减小NLOS环境下的测距误差,提高定位精度。其次,采用PDR算法对步态进行识别和分析,PDR算法使用惯性导航传感器采集的步态数据,通过步态识别、步长估计和方向估计,实现目标位置的更新;然后,通过卷积神经网络(CNN)-长短期记忆(LSTM)网络分析信道脉冲响应(CIR)特征,实现视距(LOS)/NLOS识别,解决NLOS环境判断存在场景限制的问题;最后,根据LOS/NLOS识别结果确定融合系数,实现UWB和PDR定位结果融合。测试结果表明:多项式拟合后UWB平均测距误差降低0.59 m;LOS/NLOS识别的平均准确率为95.3%,召回率和F1分数均在90%以上,验证了CNNLSTM具有较好的识别效果;融合定位方法的平均误差为0.31 m,较UWB降低1.57 m,较PDR降低1.41 m。

基于GNSS与UWB融合的水闸位移沉降监测技术研究

水闸外部变形是水利工程安全监测中的一个重要内容,采用全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)与超宽带微波技术(Ultra Wide Band,UWB)相结合的自动监测系统,解决了单纯使用卫星定位系统存在的高程精度不够及传统水准测量外业工作量大且无法实现自动化的难题,提高了水闸外部变形观测的精度和自动化程度。文章以都江堰东风渠梁江堰金牛站水闸变形监测中的应用为例,介绍了GNSS与UWB自动化监测系统的工作原理和方法,分析并完善了数据非线性融合问题,为水闸变形监测提供了全新的工作思路和方法。

基于UWB和IMU融合的果园采摘机器人定位的研究和设计

为了提高果园采摘效率,实现机器人自主定位,本文提出了一种基于UWB和IMU融合的定位方案,并论证了其可行性和优越性。本文首先介绍了UWB和IMU的原理和特点,然后设计了系统的硬件组成和软件流程,使用卡尔曼滤波进行数据融合,最后通过实验验证了方案的定位精度和稳定性,与单独使用UWB或IMU的定位方法相比,有显著的改善。本文的研究对于果园采摘机器人的定位技术的发展有一定的参考价值和指导意义。

基于蓝牙和UWB融合定位的建筑火灾精准救援系统

确定被困人员位置和保护救援人员安全是建筑火灾救援中的关键,但目前火灾内部依然存在难探查、难搜寻等问题。文章基于蓝牙和UWB融合定位及5G实时网络传输技术,在建筑物内部使用蓝牙Beacon进行部署,并将被困人员的智能手机作为定位终端,利用蓝牙和UWB融合定位技术测量时间差、信号到达角度等数据,采用AOA、AOD等算法进行计算,实现了建筑火灾的精准定位和救援。

GNSS/5G观测量融合定位算法

针对随着泛在位置服务的需求扩增,卫星导航系统在城市峡谷等环境下的定位效果不连续、定位精度低,无法满足服务需求的问题,提出一种全球卫星导航系统(GNSS)/第五代移动通信技术(5G)观测量融合定位算法:给出基于最小二乘法的GNSS/5G观测量融合定位算法模型;并对比分析GNSS/5G融合定位与GNSS单系统定位效果,通过增加5G到达时间差(TDOA)观测量,配合GNSS观测量参与定位解算,给出定位性能分析结果。实验结果表明,GNSS信号观测数据与5G信号TDOA观测量融合定位相比GNSS单系统定位在水平方向、三维(3D)方向定位误差优化精度分别约为64.6%、58.21%,可有效提升定位性能,为可扩展定位需求的可行性相关研究提供参考。

基于UWB和IMU信息融合的室内定位算法研究

室内复杂环境下,移动机器人精确定位是实现机器人在半结构化场景下工程应用的关键。超宽带(UWB)测距定位是一种当前广泛应用于室内定位的高精度定位技术,最小二乘算法是精确定位的主流算法之一。受非视距(NLOS)、多径效应等因素影响,UWB定位在室内定位应用过程中存在定位数据抖动严重的问题,同时最小二乘法无法解算极值点定位数据,导致定位信息中断。为了解决UWB定位技术在室内定位过程中存在的精度低和稳定性差等难题,提出了基于扩展卡尔曼滤波(EKF)框架下融合UWB和IMU传感器信息的室内定位数据增强处理方法。其中IMU测量值作为滤波器的预测,UWB的测量值作为滤波器测量更新。融合定位算法可以弥补短期内定位数据丢失,降低定位数据的抖动,提高定位系统的稳定性,在半结构环境下具有更好的工程优势。

基于多技术融合的室内外无缝定位系统研究

随着现代化产业的蓬勃发展,定位应用越来越普及,室内外融合定位将成为必然发展趋势。但是室内定位与室外定位相对独立,在室内外交界区域的复杂环境下,室内外切换过程中的时延、频繁切换现象尚未得到有效解决,极大影响用户体验。文章提出了一种室内和室外定位技术相融合的方案,将PDR与GNSS、5G、UWB、伪卫星等定位方式相结合,用于实现室内外定位“无缝衔接”,做到用户在室内外移动无感知。解决在室内外中间地带定位技术切换时产生的波动现象以及误判的可能,实现更稳定和可靠的位置服务。

基于UWB的定位技术在智慧水厂中的设计与应用

为满足人员的安全管理需求,实现水厂中人员的精准定位,通过对比当前市场上应用广泛的定位技术,并综合技术成熟度、定位精度及工程造价等因素,最终选定UWB技术实现人员的定位。本文详细介绍了基于UWB定位系统的技术架构、硬件及软件设计,阐述了系统与智慧水厂平台及其子系统之间的融合应用。实践结果表明,该系统定位精度高、运行稳定可靠、融合应用效果良好,助力了智慧水厂的建设和运营。

矿井监控系统与超宽带定位系统融合技术及应用

为了使矿井监控系统与人员定位系统的信息能够协同应用,提高矿井监控系统与定位系统的智能化水平。基于5G无线通信技术,采用卡尔曼滤波融合算法将矿井监控系统与超宽带(ultra-wide band, UWB)定位系统进行融合,实践了多系统融、合多数据共享的矿井综合监测方案。结果表明:系统融合后其抗干扰能力、稳定性和定位精度均得到较大提高,定位精度可控制在30 cm以内。该研究成果为信息化、智能化矿井监控系统改造提供了技术方案。

基于UWB技术的多功能定位标识卡设计

针对目前煤矿井下人员精确定位系统的定位标识卡在实际应用中存在着功能单一、防爆等级低、人机交互能力弱等问题,提出了一种基于UWB无线精确定位技术与液晶显示技术、音频处理技术相结合的多功能定位标识卡设计方案。该方案新增了TFT液晶屏显示功能、语音录制和播放功能等,能够与井上监控中心进行双向无线通信;通过STM32L0系列ARM处理器的集中控制,实现了对精确定位标识卡功能的扩展和提高。通过在鑫发煤矿大巷进行应用试验,为井上井下人员的信息交互和紧急事件的预处理提供了保障措施,降低了安全事故时造成的人员伤亡风险。

自动驾驶融合感知定位精度的验证测试

自动驾驶需要精确定位信息来规划控制策略,定位精度不足会影响自动驾驶车辆的有效运行和安全性。通过全球导航卫星系统(GNSS)定位技术、实时动态(RTK)定位技术及惯性测量单元(IMU)导航技术等测试方案,采用RT 3000 V4卫导-惯导组合定位系统对自动驾驶车辆的融合感知定位精度进行测试。结果表明:在开放环境下,自动驾驶车辆的融合感知定位结果与RT 3000 V4定位结果相比,其误差在6 cm以内;而在城市道路环境下,两者定位误差超过15 cm。虽然运用GNSS技术、RTK技术及IMU技术可以减少城市道路环境中的多路径和非视距问题,但自动驾驶车辆的融合感知定位与RT 3000 V4的定位误差在测试过程中多次超过10 cm。经分析,城市道路周围复杂环境会对测试过程中的卫星质量、网络RTK移动基站稳定性、移动站数量和数据同步性有所影响,同时会降低RT 3000 V4的测试精度,从而有可能影响自动驾驶融合感知定位的精度。

基于GNSS/UWB的隐蔽区域反向无缝定位方法

传统全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)定位方法在复杂多变的隐蔽区域难以完成亚米级的定位,且定位会在信号遮挡的情况下中断。随着融合算法以及新型定位硬件系统的出现,结合GNSS多元传感器组合的形式弥补了单GNSS在隐蔽区域定位精度的缺陷。然而组合定位算法将消耗大量计算资源,且实现快速、实时的定位需要增加硬件成本,这些约束条件使其难满足实际生活中的定位需求。针对上述问题,本文基于超宽带(Ultra Wide Band,UWB)定位技术,与GNSS定位技术形成GNSS/UWB的组合形式,弥补GNSS在隐蔽区域定位的不足,并提出了一种反向解算的方法来提升定位效率。由于反向解算的方法将繁重的计算任务部署在服务端,而移动终端只充当信号接收/发送器,因此该方法也可减少定位成本,具有应用价值。本文实验表明,本方法定位精度在30 cm以内,且平均响应时间为0.25 s以内,满足高精度实时无缝定位的需要。

基于5G+UWB+激光雷达信息融合的室内定位研究

随着5G新业务的兴起以及LBS服务的广泛应用,5G的高速率、低时延特性,使得高精度位置和其他信息可以更加高效地和网络平台进行通信,针对复杂室内环境下的定位精度和稳定性问题,文章提出了一种基于5G+UWB+激光雷达的融合室内定位方法,实现在复杂的室内环境下厘米级高精度定位结果,定位的连续性、稳定性和可靠性得到大大增强。文章将通信网络和室内定位进行优势互补,在5G的基础上融入UWB和SLAM,从而实现室内外定位的无缝衔接。

高职测绘地理信息专业GNSS定位测量“专创融合”课程改革研究

高职创新创业教育存在一些问题,测绘地理信息类的创新创业课程数量少且内容滞后,“专创融合”课程建设滞后。该文以高职测绘地理信息专业课程《GNSS定位测量》为例,以“专创融合”为目标,在“互联网+”背景下,对课程教学目标、教学内容等方面进行了改革,提出了高职测绘地理信息专业“专创融合”课程建设策略。

基于坐标标定的北斗RTK和UWB的变电站定位技术

为解决变电站现场作业时,工作人员误入带电区域以及不清晰作业范围问题、带电设备安全距离不足和人员到位情况定位困难等问题。本文结合UWB (Ultra Wide Band)定位技术和北斗RTK定位技术提出一种无缝定位技术,并在此基础上,对超带宽定位技术和北斗卫星定位技术模式的算法研究,提出一种能够兼容两种定位技术的高精度定位算法。以此实现对变电站作业人员位置的实时定位和作业人员的行为安全监测,达到作业安全风险把控的目的。经实践测试证明,本文提出的定位技术,可以实现对作业人员的实时位置进行高精准定位,同时还具备综合预警报告功能,以此满足变电站对作业人员的定位需要。以期为变电站作业人员的定位研究提供相应的参考。

GNSS/UWB高精度室内外组合定位方法

为了提高无缝定位中室内外接合处的定位能力及精度,采用GNSS和UWB 2类传感器进行组合,在对GNSS和UWB时空基准统一进行处理的基础上,组建GNSS和UWB紧组合定位模型,并采用赫尔默特方差估计方法对2类传感器进行定权。最后利用室内外接合处静态和动态定位实验对组合定位模型进行验证,结果表明基于GNSS/UWB定位系统,室内外静态定位平面精度可达到cm级,室内外实时动态平面定位精度达到亚dm级。

GNSS/UWB高精度室内外组合定位方法研究

通过分析GNSS定位技术与UWB定位技术的发展现状,对其应用要点进行研究,并对GNSS/UWB高精度室内外组合定位的关键技术进行了探讨。同时,结合时代技术发展的特点,对GNSS/UWB高精度室内外组合定位技术的应用方法进行了研究。

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.