基于TDOA的超声波测距误差分析与改进

基于TDOA的超声波测距模型认为距离为声波的速度与时间差之积,忽略了温度等因素对速度的影响,此外,系统计时的误差影响了时间差测量,导致测距精度不高.分析了基于TDOA原理的超声波测距系统误差的主要来源,建立模型,通过实验对温度、距离衰减及时间差测量进行补偿,利用超声波反射特性对障碍物进行测距,并利用多探头在一定程度上削弱了方向性带来的影响.实验结果表明:系统性能稳定,测距精度高,环境适应性更强.在超声波测距范围内,最大误差不超过4 cm.

基于EC-TDOA和ZigBee技术的室内超声波定位系统

目的研究室内定位方法机理,解决室内目标高精度定位的问题.方法设计了一种基于测距的室内定位系统,该系统采用测量射频信号和超声波信号到达时间差的方法测距并引入校正因子减小测距误差,通过极大似然估计定位方法计算目标位置,运用ZigBee制作节点模块组成网络实现对室内目标的定位.结果在测距实验中,EC-TDOA测距结果的误差小于0.02 cm,满足测距精度要求.在定位实验中,最大定位误差和平均定位误差分别为4.3 cm和1.64 cm,而定位误差在2.5 cm以内的比例达到90%.定位频率为20 Hz,满足实时定位的要求.结论系统在室内环境中实现对超声波信号覆盖范围内移动节点的定位,通过测距校正有效提高定位精度.系统具有较强的容错性和自适应性..

基于虚拟时延的LOS/NLOS通用TDOA算法及测高误差修正

基于到达时间差(TDOA)的无线终端定位算法多数适用于视距(LOS)环境,其用于非视距(NLOS)环境下时定位精度不高。而从TDOA的测量数据上区分LOS、NLOS环境非常困难,为此,提出一种适用既适用于LOS环境也适用于NLOS环境的TDOA算法:将多径效应等因素所致的时间误差合并成为虚拟延时,建立以终端坐标、虚拟延时因子为未知数的方程组。通过迭代,解决方程组的欠定问题,估算出终端的坐标。同时,虑及低仰角传输时电波折射对测高的影响,采用电波折射误差修正的简易模型,对测高进行修正。测试数据比对表明:该算法定位精度较高。

一种线性校正到达时间差定位算法

针对到达时间差(TDOA)定位中出现的非线性估计问题,该文提出一种线性校正TDOA定位算法。首先将高度非线性的TDOA定位方程组转化为一组关于辐射源位置的伪线性方程,利用加权最小二乘(WLS)估计进行初始求解;然后在此基础上通过一阶泰勒级数展开把伪线性方程组转化为关于估计偏差的线性加权最小二乘问题并进行求解,分析了所提算法在测量误差较小时的有效性。最后提出了一种基于加权最小二乘估计的恒加速度运动辐射源的定位方法,相应的估计性能在测量误差较小时也接近克拉美罗界(CRLB)。计算机仿真结果验证了该算法的有效性。

超宽带室内定位算法综述

在超宽带定位系统中,多径效应、NLOS等因素会导致一定程度的测量误差。详细介绍了基于超宽带的各类定位技术及其实现原理,并着重于定位性能较好的TDOA技术,从定位模型建立到定位解算方面系统地介绍了各类基于TDOA的定位算法,详细阐述了各种算法的实现原理及设计流程,并对各种算法在LOS和NLOS下的性能进行了比较分析。

存在站址误差下的时频差稳健定位算法

针对现有算法定位精度低,稳健性差的问题,该文基于误差校正的思想,改进了经典两步加权最小二乘(TSWLS)算法的步骤2,提出一种站址误差条件下基于到达时间差(TDOA)和到达频率差(FDOA)的高精度、稳健动目标无源定位算法。所提算法的步骤2对步骤1中引入的辅助变量进行泰勒展开以构建误差校正方程,避免了经典两步加权最小二乘算法中的矩阵缺秩问题和非线性运算,提高了算法的稳健性和定位精度。理论分析表明,在小噪声条件下该算法定位精度可达克拉美罗下界(CRLB)。仿真结果表明,在常见量级的站值误差及测量误差下,相比于现有算法,该文算法具有更强的稳健性和更优的抗噪性。

一种改进的到达时间差无线定位算法研究

提出一种有效传输速度的概念,针对到达时间差(TDOA)中的部分不足进行弥补和改进,对样本数据进行非视距场景进行分析。最终,对移动终端定位结果进行误差分析;并与原TDOA结果进行比对。有效速度在单位固定的情况下,考虑到终端在地面的高度几乎不超过50 m,因此,算法对有效速度进行限定高度误差修正的方式获取,并选取小数点后两位结果。提出的改进TDOA无线定位算法可得到较为精确的定位结果。样本有五组数据,每组1 100个终端数据,最终误差均值可在0.5 m以内。如果对高度限定更加严格,或者对有效速度更多有效位数的保留,将得到更为精确的定位结果。

三维地震资料连片中信噪比一致性处理技术探讨

三维地震资料连片处理是复杂而精细的工作,目的是消除各个区块由于施工参数和条件不同引起的频率、振幅、相位等方面的差异。目前,连片配套技术比较成熟,主要采用匹配滤波方法消除频率及相位差异,采用五维规则化及基于覆盖次数的能量调整方法解决能量不一致的问题。若不同区块间数据信噪比差异较大,经现有常规连片配套技术处理后,仍会存在属性提取不一致的问题。为此,文中利用炮检距差值时差校正及时变分集加权道组合技术,很好地解决了覆盖次数差异巨大引起的信噪比不一致问题,在实际数据连片处理中取得了较好效果。

低精度时统的星座时差定位系统中的时差修正方法

星座型时差定位系统的定位精度受时差测量误差影响严重。为了保证较高的时差测量精度,通常需要采用能产生高精度时统和高频率准确度的时钟,但这种方案的成本非常昂贵。为了有效降低星座型时差定位系统的实现成本,提出采用低精度的时统来构建时差定位系统。而且,为了保证在低精度时统下获得较高的时差测量精度,在时差呈线性变化的基础上提出了一种低精度时统条件下的时差修正方法。经理论分析与实测数据验证,该时差修正方法可将时差测量误差由数百纳秒减小至数十纳秒。

基于线性校正的时差定位算法

在分析传统时差定位算法优缺点的基础上,提出了一种新的线性校正时差定位算法。该算法首先根据方程误差非零均值的特点,对原始线性方程进行了修正,并在无约束条件下得到用户位置和距离的初始估计值,然后在初始位置估计值处对估计量进行了线性近似,并对原始的方程误差代价函数进行了等价替换,最后利用加权最小二乘方法得到了校正后的目标位置估计。仿真实验证明了本算法的有效性。