高精度室内定位技术的研究与应用

高精度定位技术的实现方法

在现代社会中，人们越来越需要准确地定位和导航。高精度定位技术正是实现这一需求的有效手段。高精度定位技术是一种通过多种技术手段，如卫星定位、地面基站定位、惯性导航、车载传感器等，尽可能提高定位精度的一种技术。在本文中，我将介绍几种常见的高精度定位技术及其实现方法。

一、卫星定位技术

卫星定位技术是一种基于卫星导航系统的定位技术。目前世界上最常用的卫星导航系统是美国的GPS（Global Positioning

System），俄罗斯的GLONASS（Global Navigation Satellite

System），以及中国的北斗卫星导航系统。这些卫星导航系统向全球用户提供精确定位、速度和时间服务。

卫星定位技术的实现方法基本上都是通过接收卫星信号，并计算信号传播时间和路径，以确定接收器的位置。卫星导航系统通过向地面上的GPS接收器和其他设备发射无线电信号，将精确时间和位置信息传递到接收器上。接收器将接收到的信号与预期的信号进行比较，计算位置信息，并将其显示在屏幕上。

二、地面基站定位技术

地面基站定位技术主要利用地面上的基站和无线电信号的传播时间来确定接收器的位置。这种技术通常用于城市区域和室内环境，其中卫星信号可能被遮挡或干扰。

地面基站定位技术的实现方法是将基站部署在需要定位的区域内，接收器通过向基站发送请求，获取基站发送的信号，并计算信号传播时间，从而确定接收器的位置。地面基站定位技术能够提供高精度的定位，但需要在被定位区域内部署大量的基站。

三、惯性导航技术

惯性导航技术是一种适用于各种环境的定位技术，可以在没有卫星信号或其他外部引导下提供精确的定位服务，例如航空、船舶和轿车等。惯性导航技术利用惯性测量单元（Inertial

Measurement Unit，IMU）测量力和加速度来计算移动物体的位置和方向。

惯性导航技术的实现方法是通过安装IMU组件，以测量物体的加速度和角速度。该组件测量加速度和角速度，利用微积分和标定技术计算物体的位置和方向。

2014年第27卷第3期

ElectronicSci.＆Tech./Mar.15，2014

www.dianzikeji.

org收稿日期：2013-09-17作者简介：赵锐(1957—)，男，教授，硕士生导师。研究方向:交通信息工程及控制。E-mail:578314623@。钟榜(1989—)，男，硕士研究生。研究方向:交通信息工程及控制。朱祖礼(1989—)，男，硕士研究生。研究方向:交通信息工程及控制。马乐(1990—)，男，硕士研究生。研究方向:交通信息工程及控制。姚金飞(1991—)，男，硕士研究生。研究方向:交通信息工程及控制。室内定位技术及应用综述

赵锐1，钟榜2，朱祖礼2，马乐2，姚金飞2

（1.军事交通学院基础部，天津300161；2.军事交通学院研究生管理大队，天津300161）摘要室内定位技术作为当前的研究热点，对军事、经济以及人们的日常生活产生了深远的影响。文中首先介绍了室内定位技术的应用背景以及发展方向，以及室内环境进行定位面临的主要难点。然后介绍了目前主要的定位算法，包括邻近信息、场景分析和几何定位算法，以及各种算法衍生出来的各种定位技术。最后指出了室内定位技术亟待解决的问题，以及下一步进行相关研究的突破口。关键词室内定位;定位算法;定位技术中图分类号TN961文献标识码A文章编号1007－7820（2014）03－154－04

OverviewofIndoorLocalizationTechniquesandApplications

ZHAOＲui1，ZHONGBang2，ZHUZuli2，MALe2，YAOJinfei2

（1.GeneralCoursesDepartment，AcademyofMilitaryTransportation，Tianjin300161，China；

2.PostgraduateTrainingBrigade，AcademyofMilitaryTransportation，Tianjin300161，China）

《基于UWB-INS的室内组合定位技术研究》

基于UWB-INS的室内组合定位技术研究一、引言

随着现代科技的飞速发展，室内定位技术已成为众多领域中的关键技术之一。UWB（超宽带）和INS（惯性测量系统）作为两种重要的室内定位技术，各自具有独特的优势。然而，单一技术的定位效果往往受到环境、设备等因素的限制。因此，将UWB与INS进行组合，形成室内组合定位技术，成为了当前研究的热点。本文将重点研究基于UWB/INS的室内组合定位技术，探讨其原理、方法及优势。

二、UWB定位技术原理及优势

UWB（超宽带）是一种无线通信技术，具有高精度、高带宽、低功耗等特点。其定位原理主要是通过测量信号在发送端和接收端之间的传播时间，计算距离，进而确定目标位置。UWB定位技术具有以下优势：

1. 高精度：UWB的信号带宽较大，可以实现高精度的测距和定位。

2. 抗干扰能力强：UWB信号具有较低的功率谱密度，不易受到其他无线信号的干扰。

3. 功耗低：UWB设备在运行过程中功耗较低，适合长时间运行的场景。

三、INS定位技术原理及优势 INS（惯性测量系统）是一种基于加速度和角速度测量的定位技术。其原理是通过测量设备的加速度和角速度，利用积分算法计算设备在三维空间中的位置和姿态。INS定位技术具有以下优势：

1. 自主性强：INS不需要依赖外部信号进行定位，具有较高的自主性。

2. 短时稳定性好：INS在短时间内可以提供稳定的定位和导航信息。

3. 适用于复杂环境：INS不受外界环境干扰，适用于复杂环境下的定位需求。

四、UWB/INS组合定位技术

将UWB与INS进行组合，可以充分发挥两者的优势，提高室内定位的精度和稳定性。UWB/INS组合定位技术的原理是：利用UWB提供高精度的距离信息，结合INS的自主性和短时稳定性，通过算法融合两者数据，实现高精度的室内定位。

具体实现方法包括：首先，通过UWB测量设备之间的距离信息；然后，利用INS测量设备的姿态和速度信息；最后，通过算法将两者信息进行融合，得到设备的三维位置信息。

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文

I

摘 要

在工业4.0的大环境下，模具企业正步入信息自动化阶段，将信息通信、计

算机网络、人工智能与传统制造业相结合，自动、全面、透明、精确地获取生产

物流信息，不仅可以辅助企业精益管控生产过程，高效高质量生产模具，同时也

是传统模具企业向现代智能工厂转型的关键。本文通过将射频识别（RFID）技

术应用到模具生产物流过程中，提出一种面向模具车间的基于RFID的室内定位

追踪算法，并开发一套室内定位追踪系统，实现对模具车间内物品、车辆的高精

度实时定位追踪。本文主要研究内容如下：

（1）研究RFID底层数据，特别是标签相位值的特点，研究相位测量过程

中热噪声与标签多样性问题对定位精度的影响，研究相位差与距离差的关系，并

通过实验进行验证，为后续设计定位算法提供理论依据。

（2）根据标签相位值特性，研究基于全息图的定位追踪算法，通过全息图

不断叠加的方法逐渐逼近待定位标签的真实位置，并引入累计概率密度函数和差

分函数，解决相位测量中存在的热噪声和标签多样性问题，将定位精度提升至

cm级。

（3）针对全息图计算量过大的问题，提出一种双曲线与全息图复合的定位

追踪算法，通过相位差引入双曲线簇，利用双曲线交叉确定标签位置候选集，再

通过全息图叠加筛选出标签位置，在保证定位精度为cm级的同时，经过实验验

证，相比于全息图定位减少了90%的计算量，可做到高精度实时定位。

（4）基于双曲线与全息图复合定位算法，开发一套基于RFID的车间物品

实时定位追踪系统，部署于车间环境，评估定位系统在真实车间环境下的定位精

度，并通过研究多径效应、天线盲区对定位精度的影响，进一步对定位算法进行

改进，提升算法的精度和健壮性，最终在车间现场实现高精度低延迟的定位效果。

关键词：RFID、模具车间、定位追踪、双曲线、全息图 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文

II

Abstract

Under the environment of "Industry 4.0", mold companies are now entering the