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摘要：卡爾曼濾波抑制非視距（NLOS）所產(chǎn)生的誤差效果不明顯；而使用擴(kuò)展卡爾曼濾波解決非視距（NLOS）時，需要解算復(fù)雜的雅可比矩陣，使計算量大為增加。文中首先對獲取的TDOA數(shù)據(jù)進(jìn)行無跡卡爾曼濾波并得到最優(yōu)解；其次將濾波后的數(shù)據(jù)，通過CHAN算法進(jìn)行位置解算。實驗結(jié)果表明，文中所用無跡卡爾曼濾波算法對抑制誤差產(chǎn)生了很好的效果，提高了定位精度，具有較大的實際應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)定位；超寬帶；無跡卡爾曼濾波；非視距；CHAN算法；二維地圖

0引言

隨著室內(nèi)定位技術(shù)的應(yīng)用越來越廣，對定位精度的要求也越來越高。由于室內(nèi)環(huán)境十分復(fù)雜，非視距（NLOS）引起的誤差使定位的精度顯著下降[1-5]。應(yīng)用擴(kuò)展卡爾曼濾波能夠有效降低非視距引起的誤差，但是由于需要解算雅可比矩陣會使計算量大幅增加[6-7]。無跡卡爾曼濾波是一種非線性濾波器[8-9]，它可以解決傳統(tǒng)卡爾曼濾波器無法解決的非視距（NLOS）誤差問題，又可以避免擴(kuò)展卡爾曼濾波器計算量大的缺點。楊紫陽等[10]利用無跡卡爾曼算法對通過CHAN算法解算出的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，效果較好，但實際上誤差來源于UWB傳感器采集原始數(shù)據(jù)的過程。因此文章針對這一問題提出先采用無跡卡爾曼濾波處理數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行定位解算，最后完成了實驗驗證。

1濾波系統(tǒng)設(shè)計

無跡卡爾曼濾波可以很好地解決非線性問題，能夠處理復(fù)雜環(huán)境帶來的非線性誤差；同時由于采用UT變換大大降低了計算復(fù)雜度。首先通過UT變換獲得2n+1個樣本構(gòu)造出Sigma點，并給予相應(yīng)的權(quán)重，則有：

2系統(tǒng)總體設(shè)計

定位數(shù)據(jù)采集由Decawave公司生產(chǎn)的DW1000完成，上位機(jī)系統(tǒng)由LabView2018編寫，包括數(shù)據(jù)處理與人機(jī)交互兩部分：數(shù)據(jù)處理部分主要由濾波算法與定位算法組成；人機(jī)交互主要功能由控件、基站坐標(biāo)、倉庫地圖組成，如圖1（a）所示。實驗場地為室內(nèi)倉庫，放置各種金屬材質(zhì)的設(shè)備以及其他材質(zhì)的貨物，如圖1（b）所示。

3實驗過程與結(jié)果

在非視距（NLOS）下對經(jīng)過無跡卡爾曼濾波和未經(jīng)過卡爾曼濾波的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如圖2所示。采用文中所述方法得到室內(nèi)的運動軌跡情況如圖3所示。

4結(jié)語

通過無跡卡爾曼濾波對定位數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理后再進(jìn)行定位運算可以很好地消除非視距產(chǎn)生的干擾。利用文中所述方法開發(fā)出的室內(nèi)三維定位系統(tǒng)，獲得了很好的效果，對于市場應(yīng)用具有很好的指導(dǎo)作用。

作者：王袁雪 張前波 周媛媛 劉英明 李冰 單位：河北師范大學(xué)  中燃工學(xué)院