定位方法及技术原理

问题描述

精确定位在生活中具有广泛的应用，例如：车辆行驶过程中，基于实时定位信息获取最优路径规划。调研发现，GPS的广泛应用，有效的解决了系统的定位问题；然而对于室内定位需求，GPS定位偏差较大，在实际应用中容易受外界环境干扰等，不能满足隧道施工，煤矿以及智能仓储等特殊场景的实际需求。随着技术的发展，近些年来出现了很多室内定位解决方案，定位精度达到5-10cm，现对不同产品的技术特点及适用范围进行归纳汇总，具体如下所示：

上图展示了室内精确定位的应用场景，主要有：智慧工厂中车辆、物资与人员的在线管理；隧道施工时人-车-物的实时定位；此外，定位设备能够辅助高尔夫运动员进行日常训练。

附录：补充材料

附1、室内定位技术的种类及优缺点？

随着技术的发展，室内定位技术出现了多种技术方案，基本的原理有：蓝牙定位、WiFi 定位、ZigBee 定位、mems惯导定位、红外线定位、超声波定位以及超宽带定位（uwb）等，具体的优缺点以及应用场景如下图所示：

附2、精确定位的技术原理？

UWB 技术与其他无线定位技术相比，具有功耗低，传输距离远，抗干扰能力强以及定位精度高等优点，在隧道施工以及智能仓储等领域具有广泛的应用。调研可知，室内定位的原理主要有：基于信号接收强度（Receivd Signal Strength Indiacator,RSSI）的测距方法、基于到达时间（Time of Arrival,TOA）的测距方法以及到达角度（Angele of Arrival, AOA）测距方法等，具体如下图所示：

图a表述为RSSI以及TOA定位算法的基本原理；图b表述为AOA算法的求解过程；

附1：理想情况下，可以建立信号接收功率与传输距离之间的物理模型；

附2：基于RSSI原理进行定位的框架为：1. 采用高斯滤波器，对信号传播过程当中产生的高斯噪声进行处理；2. 采用卡尔曼滤波器对接收信号强度值进行平滑操作；3. 采用支持向量回归算法对定位算法进行改进，提高定位精度。

附3、精确定位的实现方案？

依据调研资料可知，系统的软硬件主要包含：mcu控制器，DWM超宽带收发模块以及通信模块等，具体框架如下图所示：

上图a表述为实现uwb定位的超宽带收发模组，板子的尺寸为30mmx26mm；图b表述为uwb定位模块的整体示意图，工作过程中：左边设备配置为标签，右边设备配置为基站，通过，识别距离信息，后续基于双边测距算法实现系统定位；图c表述为uwb定位模组的硬件框架，通过spi通信，实现STM32F103芯片与DWM1000模组之间的信息交互，后续通过WiFi模块，实现信息与物联网云平台的交互；

附1、刚好在郑州高新区，挺值得怀念的一个地方；联睿电子做定位相关的场景，支持项目落地等；

附2：通过在物联网云平台编写数据处理程序，能够实现设备的精准定位，实时跟踪，远程控制，电子围栏，轨迹回放等功能；

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自微信公众号。原始发表：2024-03-29，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent 删除算法系统原理框架配置