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UWB/INS紧组合变分贝叶斯自适应滤波算法 被引量:1
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作者 徐天河 王森 代培培 《导航定位学报》 北大核心 2025年第2期1-8,共8页
针对超宽带(UWB)与惯性导航系统(INS)紧组合在实际环境中面临非线性误差和噪声干扰的问题,提出一种变分贝叶斯自适应卡尔曼滤波(VBAKF)的UWB/INS紧组合导航算法:通过引入变分贝叶斯方法,自适应调整系统噪声统计特性未知情况下的滤波精度... 针对超宽带(UWB)与惯性导航系统(INS)紧组合在实际环境中面临非线性误差和噪声干扰的问题,提出一种变分贝叶斯自适应卡尔曼滤波(VBAKF)的UWB/INS紧组合导航算法:通过引入变分贝叶斯方法,自适应调整系统噪声统计特性未知情况下的滤波精度,提升滤波性能,并引入高程约束模型,增强高程方向的定位精度;建立UWB/INS紧组合模型,给出VBAKF滤波算法,对比分析VBAKF与传统自适应卡尔曼滤波(AKF)的状态估计性能差异。实验结果显示,VBAKF方法在东、北、天方向的定位精度相比于传统方法可分别提高16.13%、21.43%和6.25%,表明VBAKF方法能显著提高系统状态估计的准确性和可靠性,有效提高UWB/INS组合导航系统在实测环境下的适应能力。 展开更多
关键词 变分贝叶斯 超宽带(uwb) 惯性导航系统(INS) 紧组合 组合导航
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基于联合卷积变分自编码器和预测器的UWB定位算法 被引量:1
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作者 古玉锋 李真 +1 位作者 高世椿 黎程山 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第1期182-192,共11页
某室内三线自动驾驶轨道交通系统使用了超宽带(UWB)定位系统,车辆的高精度定位是提高其运行可靠性和调度效率的关键技术。基于UWB定位精度的分析,提出了一种基于联合卷积变分自编码器和预测器(VAE-CNN)的非视距鉴别、测距误差补偿与神... 某室内三线自动驾驶轨道交通系统使用了超宽带(UWB)定位系统,车辆的高精度定位是提高其运行可靠性和调度效率的关键技术。基于UWB定位精度的分析,提出了一种基于联合卷积变分自编码器和预测器(VAE-CNN)的非视距鉴别、测距误差补偿与神经网络定位误差补偿的三步UWB定位算法。首先,采集标签与基站的测距误差和信道脉冲响应(CIR)数据,训练VAE-CNN模型,根据原始CIR和重建CIR的可信度阈值剔除非视距测距值。其次,根据预测器的预测误差补偿原始测距值,使用最小二乘法计算坐标和该坐标相对于各个基站坐标的方向余弦,训练神经网络用于拟合定位误差与方向余弦的关系。在已公开的包含视距和非视距的UWB测距值和CIR数据集上,验证了VAE-CNN模型的非视距鉴别能力,评估了基于VAE-CNN模型的非视距鉴别和测距误差补偿对定位精度的提升效果;在不同测距方差下,基于车辆模拟运行轨迹,评估了定位误差补偿神经网络提高定位精度的效果。搭建了UWB定位系统,验证了动态定位中三步UWB定位算法的实际效果。结果表明,动态定位中,在完全视距环境中,算法的平均定位误差为28.68 mm,均方根定位误差为16.67 mm,最大定位误差为76.68 mm;存在非视距的环境中,算法的平均定位误差为38.73 mm,均方根定位误差为20.61 mm,最大定位误差为116.47 mm。由此可知,所提出的三步UWB定位算法具有精度高、成本低和稳定性好的优点,能满足所涉及的室内轨道交通的定位需求。 展开更多
关键词 三线室内轨道交通 uwb定位 卷积变分自编码器 非视距鉴别 误差补偿
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基于SimCLR-CIR-SC自主分类的时间卷积神经网络室内UWB定位方法
3
作者 吴仕勋 王潇 +3 位作者 蓝章礼 徐凯 张淼 靳双 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第3期65-76,共12页
超宽带(UWB)技术因其高时间分辨率和强穿透能力,在室内定位领域受到广泛关注。然而,传统的UWB非视距识别与补偿定位方法难以准确描述复杂环境下的信道状态,导致定位准确度和精度不足。针对信道脉冲响应(CIR)数据的特点,借鉴对比学习的Si... 超宽带(UWB)技术因其高时间分辨率和强穿透能力,在室内定位领域受到广泛关注。然而,传统的UWB非视距识别与补偿定位方法难以准确描述复杂环境下的信道状态,导致定位准确度和精度不足。针对信道脉冲响应(CIR)数据的特点,借鉴对比学习的SimCLR框架进行特征提取,结合谱聚类(SC)原理提出了一种基于SimCLR-CIR-SC的自主分类方法。依据自主分类结果,设计了一种基于注意力机制的时间卷积神经网络(TCN-A)模型用于确定信道状态类别。进一步针对每一类信道状态类别,设计了一种TCN-A模型用于测距误差的预测。该误差用于补偿测量距离并衡量测距的权重,结合加权最小二乘(WLS)算法实现了未知节点的定位。实验结果表明,与现有3种聚类方法相比,所提出的SimCLR-CIR-SC方法实现了对信道状态的自主有效分类和标注。TCN-A分类模型准确度达到98.16%,优于现有的5种分类模型。此外,所提定位方法在3个锚点的平均误差达到0.57 m,相较于现有4种方法定位精度最少提升了31.3%,且随着锚点数量增加定位精度显著提高。 展开更多
关键词 uwb室内定位 信道状态识别 SimCLR-CIR-SC TCN-A WLS
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基于UWB的矿井下人员协同定位算法
4
作者 王磊 张文博 +3 位作者 于金霞 贺军义 袁瑞甫 高岩 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期201-208,共8页
目的针对矿井下定位盲区、工作面人员定位精度不足以及非视距(non-line-of-sight,NLOS)误差等问题,提出一种基于超宽带(ultra-wideband,UWB)技术的矿井人员协同定位算法,旨在显著提升定位精度,优化基站部署方案,并为矿井安全管理提供高... 目的针对矿井下定位盲区、工作面人员定位精度不足以及非视距(non-line-of-sight,NLOS)误差等问题,提出一种基于超宽带(ultra-wideband,UWB)技术的矿井人员协同定位算法,旨在显著提升定位精度,优化基站部署方案,并为矿井安全管理提供高效、可靠的技术支持。方法首先,算法利用矿井人员携带的移动节点作为中继节点,构建协同定位机制,通过信号中继有效降低UWB基站在井下工作面的部署密度和通信半径要求。这种设计不仅适应复杂巷道环境,减少定位盲区,还可显著提升信号覆盖范围,克服空间狭窄和基站布设受限的挑战。其次,为解决NLOS误差对定位精度的影响,算法采用两阶段误差消减策略:通过高斯模型对NLOS误差进行初步建模与校正,有效削弱由墙体、设备等障碍物引起的信号传播偏差;结合网格筛选策略,通过划分网格并剔除异常值,进一步提高定位数据的可靠性。最后,算法引入一种改进的麻雀搜索算法,通过自适应步长和动态权重机制优化全局寻优过程,显著提升收敛速度和定位精度。结果仿真结果表明,所提算法平均定位精度达到0.19 m,相较于同类型效果较优的相关算法具有更高的精度和稳定性,且在基站数量较少时仍能保持优异性能,计算效率满足实时需求。结论所提算法有效解决了井下定位的技术难题,为矿井人员的安全监控提供了高效、精准的解决方案,具有重要的理论和应用价值。 展开更多
关键词 超宽带 人员辅助协同定位 通信半径 网格筛选 改进麻雀算法
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高隔离度的三陷波UWB-MIMO天线设计
5
作者 南敬昌 苏东蕊 +2 位作者 高明明 潘俊汝 王艺扉 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第10期85-89,共5页
提出了一种具有高隔离度的三陷波超宽带(UWB)—多输入多输出(MIMO)天线,整体尺寸为23 mm×31 mm×1.6 mm。通过对辐射贴片底部两侧进行倒“W”型切角和窄化馈线,实现了UWB;将接地板改进为阶梯“T”型去偶结构,并开半圆形凹槽,... 提出了一种具有高隔离度的三陷波超宽带(UWB)—多输入多输出(MIMO)天线,整体尺寸为23 mm×31 mm×1.6 mm。通过对辐射贴片底部两侧进行倒“W”型切角和窄化馈线,实现了UWB;将接地板改进为阶梯“T”型去偶结构,并开半圆形凹槽,实现了较高隔离度;在馈线上刻蚀类“回”字型缝隙、在辐射贴片上刻蚀“U”型缝隙以及在右侧加载类“U”型寄生枝节,实现了WLAN(5.15-5.85 GHz)、X波段(7.25-7.75 GHz)和国际电信联盟(ITU)(8.01-8.5 GHz)3个频段的陷波。仿真与测试结果表明:该天线工作频段为3.09-12 GHz(相对带宽达到118%),隔离度小于-21.55 dB,包络相关系数(ECC)小于0.01,辐射效率高,辐射特性良好,设计的天线可以广泛应用于无线通信系统领域中。 展开更多
关键词 超宽带—多输入多输出 三陷波 高隔离度 类“U”型枝节 半圆形凹槽
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基于UWB与改进加权质心的矿井人机定位算法
6
作者 徐慧琼 胡立锋 《金属矿山》 北大核心 2025年第3期196-201,共6页
矿井人机定位是矿山安全生产和智能矿山建设的重要技术手段,为提高井下人机定位的精度和稳定性,提出了一种基于超宽带(UWB)与改进加权质心的定位算法。该算法利用UWB信号的高时空分辨率和抗多径干扰能力,结合改进加权质心算法的低计算... 矿井人机定位是矿山安全生产和智能矿山建设的重要技术手段,为提高井下人机定位的精度和稳定性,提出了一种基于超宽带(UWB)与改进加权质心的定位算法。该算法利用UWB信号的高时空分辨率和抗多径干扰能力,结合改进加权质心算法的低计算复杂度特点,实现矿井环境中的人机定位。首先通过对UWB信号的到达时间进行测量,得到定位节点与锚节点之间的距离;再根据距离的不确定性,采用一种基于概率分布的权重计算方法,对每个锚节点赋予一个合理的权重;最后根据加权质心公式,计算出定位节点坐标。试验结果表明:与传统的加权质心算法和最小二乘算法相比,该算法具有更高的定位精度和更低的定位误差,为井下人机定位提供了一种新方法,对于提升矿井智能化水平有一定的意义。 展开更多
关键词 矿井人机定位 uwb 改进加权质心 智能矿山
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一种紧凑型四陷波UWB−MIMO天线的设计
7
作者 李国金 马微 +1 位作者 马雨欣 李派 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第4期9-16,共8页
[目的]为解决舰船通信装置安装空间受限、其他装备干扰信号导致通信效率低的问题,提出一种紧凑型四陷波UWB−MIMO天线。[方法]将梯形进行裁剪和添加,接地板引入改进的波纹I形去耦结构,整体尺寸为36 mm×22 mm×1.6 mm。通过在辐... [目的]为解决舰船通信装置安装空间受限、其他装备干扰信号导致通信效率低的问题,提出一种紧凑型四陷波UWB−MIMO天线。[方法]将梯形进行裁剪和添加,接地板引入改进的波纹I形去耦结构,整体尺寸为36 mm×22 mm×1.6 mm。通过在辐射贴片上刻蚀倒U形狭缝、L−n形狭缝,在馈线旁左侧引入C形寄生枝节,在右侧引入U形寄生枝节,实现WLAN(5.15~5.85 GHz)、IEEE INSAT/超扩展C频段(6.1~6.53 GHz)、X频段(7.37~7.8 GHz)和无线电导航(RN)频段(9.15~9.7 GHz)共4个频段的陷波。[结果]仿真与测试结果表明,该天线工作频段为2.9~10.7 GHz,隔离度低于−20 dB,包络相关系数T_(ecc)<0.02。[结论]该天线在各方面特性良好,可以广泛应用于舰载无线通信设备中。 展开更多
关键词 天线 四陷波 波纹I形去耦结构 缝隙枝节 多输入多输出(MIMO) 超宽带(uwb)
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基于IMM-SCKF的煤矿井下UWB定位算法
8
作者 崔鹏鹏 张梅 周伸伸 《煤矿机械》 2025年第7期209-212,共4页
在煤矿井下复杂的环境下,若采用单一运动模型进行超宽带(UWB)定位,会因其不能准确描述目标运动状态而导致定位精度降低。为此,提出一种交互式运动模型(IMM)联合容积卡尔曼滤波(CKF)的UWB定位算法。采用奇异值分解(SVD)的CKF算法作为IMM... 在煤矿井下复杂的环境下,若采用单一运动模型进行超宽带(UWB)定位,会因其不能准确描述目标运动状态而导致定位精度降低。为此,提出一种交互式运动模型(IMM)联合容积卡尔曼滤波(CKF)的UWB定位算法。采用奇异值分解(SVD)的CKF算法作为IMM的子滤波器(IMM-SCKF),进行滤波解算并融合输出;然后利用该算法对UWB定位模型进行解算,得到目标位置。实验结果表明,对比CS-SCKF算法和CA-KF算法,该定位方法的均方根误差(RMSE)分别降低了34.78%和51.36%,有效提高了定位精度。 展开更多
关键词 煤矿井下 uwb IMM SVD CKF
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室内无人机UWB迭代定位算法研究
9
作者 潘绍明 陈磊 +2 位作者 向政蓉 吴其琦 樊香所 《物联网技术》 2025年第10期19-24,共6页
UWB定位技术在无人机室内定位中应用广泛。在无人机飞行过程中,锚点天线与标签天线之间的距离和相对夹角等参数对定位精度会造成较大影响。为降低影响,提出了一种迭代定位算法,首先利用无人机坐标与姿态角计算上述参数,再利用折线方程... UWB定位技术在无人机室内定位中应用广泛。在无人机飞行过程中,锚点天线与标签天线之间的距离和相对夹角等参数对定位精度会造成较大影响。为降低影响,提出了一种迭代定位算法,首先利用无人机坐标与姿态角计算上述参数,再利用折线方程修正测距数据,进而修正无人机坐标,在多次迭代运算中降低定位误差。经过在无人机上实测,显示最大定位误差由0.35 m减少至0.10 m;在MATLAB上仿真,显示最大定位误差由0.335 m减少至0.05 m。上述测试结果表明,迭代定位算法显著提高了定位精度。 展开更多
关键词 uwb定位 无人机室内定位 测距误差修正 迭代定位算法 三维定位算法 TOA
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轨道交通巡检机器人UWB定位方法研究 被引量:2
10
作者 刘晓卉 郭文浩 耿明 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第4期184-189,共6页
轨道交通基础设施巡检机器人进行病害巡检作业时,应满足精确定位需求。这里采用基于时间到达(Time of Arrive,TOA)的超宽带(Ultra Wide Band,UWB)定位方法,提出了一种基于轨道约束的级联定位算法,通过最小二乘法获得机器人估计位置并作... 轨道交通基础设施巡检机器人进行病害巡检作业时,应满足精确定位需求。这里采用基于时间到达(Time of Arrive,TOA)的超宽带(Ultra Wide Band,UWB)定位方法,提出了一种基于轨道约束的级联定位算法,通过最小二乘法获得机器人估计位置并作为初始值,用轨道约束条件对定位误差进行Taylor展开,迭代求解出精确位置。仿真分析显示,应用基于轨道约束的UWB定位算法,巡检机器人在视距环境下定位精度可达10cm。通过地铁轨道区间的典型应用场景验证,巡检机器人定点及连续运动的定位精度优于20cm,可面向轨道交通巡检机器人的定位工程应用。 展开更多
关键词 地铁 uwb定位 试验研究 巡检机器人
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UWB测距误差建模及其长期改正精度研究 被引量:1
11
作者 崔晓航 李得海 +5 位作者 赵春梅 秘金钟 吴文坛 陈永立 王洪杰 王维帅 《导航定位学报》 北大核心 2025年第1期30-38,60,共10页
针对超宽带(UWB)技术室内高精度定位测距易受信号往返时延测量误差影响的问题,研究UWB测距误差建模及其长期改正精度:构建UWB测距误差模型,并利用建模系数研究跨天、周、季UWB测距误差改正效果;然后提供不同模型的建模精度和不同跨天间... 针对超宽带(UWB)技术室内高精度定位测距易受信号往返时延测量误差影响的问题,研究UWB测距误差建模及其长期改正精度:构建UWB测距误差模型,并利用建模系数研究跨天、周、季UWB测距误差改正效果;然后提供不同模型的建模精度和不同跨天间隔下的改正精度。实验结果表明:原始UWB测距值经过系统误差建模后精度可提升约3倍,二次多项式建模精度略优于一次多项式;利用模型系数跨天、周、季改正UWB测距误差,模型改正后测距精度可提升2~3倍,且一次多项式和二次多项式改正精度无显著差异;随着跨天间隔增加,利用模型系数跨天改正UWB测距的残差中误差未出现一致增大趋势;利用模型系数对长期定位实验测距误差进行补偿改正,改正前后定位精度变化与测距误差改正前后一致,验证了误差改正模型对定位精度提升的有效性。 展开更多
关键词 超宽带(uwb)技术测距 误差分析 误差建模 二次多项式 多期改正
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基于UWB-IMU的设施园艺移动平台组合定位方法 被引量:1
12
作者 丁俊杰 许成果 +6 位作者 罗志涛 郑恩来 陈凤 章永年 施印炎 沈成 汪小旵 《农业工程学报》 北大核心 2025年第7期64-73,共10页
为解决设施场景下遮挡严重所致的电驱移动平台定位精度低、稳定性差的问题,该研究设计了基于超宽带(ultra wide band,UWB)和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)的组合定位方法,并提出基于卡尔曼滤波的自适应抗差组合定位算法(... 为解决设施场景下遮挡严重所致的电驱移动平台定位精度低、稳定性差的问题,该研究设计了基于超宽带(ultra wide band,UWB)和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)的组合定位方法,并提出基于卡尔曼滤波的自适应抗差组合定位算法(adaptive robust combination positioning algorithm,ARCPA)。首先,针对单传感器定位误差大的问题,搭建基于UWB与IMU两种传感器的组合定位系统;其次,为精准检测UWB数据的非视距误差,设计差分距离非视距误差检测滑动窗口;最后,为抑制卡尔曼滤波中的量测噪声,采用余弦重启函数实时调整渐消因子,并引入位置精度因子权值修正抗差因子。为验证所提定位方法的有效性,搭建设施园艺电驱移动平台和实时定位系统,并进行仿真与实车定位试验。试验结果表明,采用所提UWB-IMU组合定位方法的均方根误差为6.63 cm,比单传感器的定位误差降低了81.92%,相比于经典卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波、粒子滤波与自适应抗差卡尔曼滤波算法,所提ARCPA算法的均方根误差分别降低50.15%、74.63%、60.01%、60.88%、28.34%。研究结果可为设施园艺环境下的定位导航提供理论依据和实施方案。 展开更多
关键词 超宽带 设施园艺 组合定位 电驱移动平台 自适应抗差滤波
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基于高速成像检测与BiLSTM-KF算法的UWB定位校准模型 被引量:1
13
作者 王相勋 韩晓坤 +2 位作者 李杰 荆根强 高耀 《公路交通科技》 北大核心 2025年第5期52-61,共10页
【目标】为提高超宽带(UWB)定位技术在运动车辆定位及轨迹检测中的可靠性,解决UWB定位技术在复杂、高速运动场景下精度不足的问题,提出了一种融合高速成像检测与改进卡尔曼滤波算法的UWB车辆运动轨迹校准模型。【方法】该模型以高速相... 【目标】为提高超宽带(UWB)定位技术在运动车辆定位及轨迹检测中的可靠性,解决UWB定位技术在复杂、高速运动场景下精度不足的问题,提出了一种融合高速成像检测与改进卡尔曼滤波算法的UWB车辆运动轨迹校准模型。【方法】该模型以高速相机视频分析为基础,通过AprilTag目标检测算法提取车辆图像坐标,经单消失点VWL标定方法转换至世界坐标系,形成可用于车辆动态位置校准的参考值序列。同时,结合双向长短时记忆网络(BiLSTM)自主学习运动目标的状态转移函数,利用从车辆轨迹数据中提取的动态特征构建可学习网络,实现对车辆运动状态的动态学习,最终通过改进的KF算法对UWB定位的车辆运动轨迹进行校准和预测。为验证所提出的校准模型在优化UWB车辆运动轨迹定位精度方面的有效性,利用高速相机和UWB定位系统同时采集了不同速度下的车辆运动数据。【结果】试验结果表明,通过模型校准后的UWB定位数据与标准值的平均绝对误差缩小为0.0192 m,有效提高了UWB的动态定位精度。【结论】所提出的BiLSTM-KF算法和UWB定位校准模型,实现了UWB动态定位误差的自适应补偿,可有效提高UWB定位系统的准确性和可靠性。 展开更多
关键词 交通计量 uwb定位校准 BiLSTM-KF 车辆轨迹 KF算法 VWL相机标定 AprilTag检测
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基于UWB定位及5G通信的个人剂量实时监测技术研究
14
作者 宋佩涛 刘立业 +7 位作者 曹勤剑 朱俊杰 赵原 汪屿 王晓龙 陈星 夏三强 李华 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第10期1522-1529,共8页
无线定位及5G传输技术,为核设施个人剂量及位置实时监测提供了方法和思路。面向核电辐射控制区应用场景,采用超宽带定位及5G通信技术,设计研发了无线定位算法、数据传输及融合方法,开发了无线定位及5G通信模块,并实现了与传统电子个人... 无线定位及5G传输技术,为核设施个人剂量及位置实时监测提供了方法和思路。面向核电辐射控制区应用场景,采用超宽带定位及5G通信技术,设计研发了无线定位算法、数据传输及融合方法,开发了无线定位及5G通信模块,并实现了与传统电子个人剂量仪的集成。在实验室及核电辐射控制区分别搭建测试场景,开展了无线定位精度、数据实时传输功能测试。结果表明:在实验室及核电辐射控制区测试定位精度分别为0.496 m及0.463 m,定位精度满足实际应用需求;本文研究成果能够利用核电5G专网,实现人员剂量及位置信息的实时监测。 展开更多
关键词 电子个人剂量仪 uwb定位 PDoA 5G通信 核电站
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一种基于UWB技术的室内定位系统 被引量:5
15
作者 江元庆 陈平平 《物联网技术》 2025年第3期51-53,57,共4页
针对室内物品监管中存在监控盲区、成本高昂等问题,提出一种基于UWB技术的室内定位系统,通过对室内物品进行实时监控来防止丢失。该系统采用STM32作为主控制器,集成了UWB模块来采集标签位置数据并加以分析,以实现精确的室内定位功能。... 针对室内物品监管中存在监控盲区、成本高昂等问题,提出一种基于UWB技术的室内定位系统,通过对室内物品进行实时监控来防止丢失。该系统采用STM32作为主控制器,集成了UWB模块来采集标签位置数据并加以分析,以实现精确的室内定位功能。系统配置了3个从基站及1个主基站,主基站通过远传模块,将标签位置数据上传至服务器,终端通过访问服务器来查询标签的实时位置。一旦标签超出预设的范围,服务器会立即向终端发出警报,从而达到防丢的目的。对系统进行测试实验,实验结果表明:系统灵敏度高、稳定性强,能够有效实现室内物品的定位与防丢功能,具有较高的实际应用价值。 展开更多
关键词 室内定位 uwb技术 STM32 TDOA算法 OneNET云平台 标签识别
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室外环境下的UWB基站自定位方法 被引量:3
16
作者 王晓青 李博予 +1 位作者 王宾飞 张德育 《沈阳理工大学学报》 2025年第2期28-33,共6页
应用超宽带(ultra wide band,UWB)技术实现精确定位需提前测定UWB基站的准确位置,传统的人工基站位置测量方法耗时费力,使得UWB定位技术难以在室外环境下进行多基站的大规模部署。为解决上述问题,提出一种UWB基站的自定位方法,通过提前... 应用超宽带(ultra wide band,UWB)技术实现精确定位需提前测定UWB基站的准确位置,传统的人工基站位置测量方法耗时费力,使得UWB定位技术难以在室外环境下进行多基站的大规模部署。为解决上述问题,提出一种UWB基站的自定位方法,通过提前约定安装时主基站与从基站高度差的方法,自动估算各个基站的位置信息并建立空间坐标系。实验表明应用该方法测得的被测物体坐标在x和y轴方向的平均误差均小于10 cm,与传统方法基本一致,z轴方向的平均误差小于30 cm,与传统方法相比虽然有所增大,却有效降低了UWB基站在大范围室外环境下的布设难度,同时也便于后期系统的更新维护。 展开更多
关键词 uwb技术 基站自定位 室外定位算法
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不同煤岩及混合介质中UWB电磁波传播衰减特性试验研究
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作者 郑学召 黄渊 +4 位作者 孙梓峪 郭军 张铎 蔡国斌 童鑫 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第S1期66-75,共10页
人员搜寻定位是矿山救援的基础,超宽带(UWB)雷达可穿透砖混墙、煤、岩等非磁性介质,实现障碍物后的人员探测定位,超宽带雷达探测技术有望解决矿山遮蔽环境人员探测定位难题。为明晰UWB电磁波在煤岩介质中的衰减特性,基于电磁波传播理论... 人员搜寻定位是矿山救援的基础,超宽带(UWB)雷达可穿透砖混墙、煤、岩等非磁性介质,实现障碍物后的人员探测定位,超宽带雷达探测技术有望解决矿山遮蔽环境人员探测定位难题。为明晰UWB电磁波在煤岩介质中的衰减特性,基于电磁波传播理论,推导得出煤岩介质中电磁波有效传播距离和衰减系数计算式,得出有损介质环境中的UWB电磁波衰减系数与介质相对介电常数、电导率成正相关。并利用射频信号衰减系统开展UWB电磁波在4种厚度(30、60、90、120 cm)的褐煤、瘦煤、砂岩、石灰岩及煤岩混合(混合比例3∶7、7∶3)介质中的传播衰减试验。试验结果表明:(1) UWB电磁波能量均随着煤岩介质厚度的增加而减小,介质中电磁波能量幅值波形会产生多次间隔接近的振荡,且减小幅度依次降低,表明UWB电磁波能量衰减与煤岩介质厚度成正相关。(2)煤岩分层混合介质中的电磁波能量衰减取决于煤、岩介质的衰减和煤、岩占比情况,电磁波在煤岩混合介质中的衰减近似于单一煤、岩介质的衰减叠加,具体为穿透分层混合煤岩介质的电磁波衰减程度与电磁波在煤、岩单一介质中的衰减程度及煤、岩占比成正相关。(3) UWB电磁波能量峰值随煤岩厚度增加往低频区域偏移。不同厚度下,穿透煤岩介质的UWB电磁波均有对应低频频率的能量峰值,其中穿透120 cm瘦煤及瘦煤砂岩、瘦煤石灰岩混合介质的UWB电磁波在低频区和中心频率处出现2个相同峰值的波峰,说明在衰减幅度较弱的煤岩介质中存在多个最佳探测频率。试验结果可为面向矿山救援的UWB雷达生命信息探测技术相关基础研究及设备研发应用提供借鉴。 展开更多
关键词 uwb电磁波 煤岩介质 分层混合 正负峰值 传播衰减
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基于UWB定位的空地协同系统 被引量:1
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作者 陈万著 陈国庆 +1 位作者 聂钰薇 王鹏 《智能城市》 2025年第1期10-12,共3页
文章设计了一种基于超宽带(UWB)的可跟随人体的空地协同系统。通过使用UWB模块搭建基站,并在人体、无人机与小车上贴上标签,进而获取机器人与人体的坐标,实现人体与机器人在区域内的全局定位。通过计算三者的坐标差,设计控制器将坐标关... 文章设计了一种基于超宽带(UWB)的可跟随人体的空地协同系统。通过使用UWB模块搭建基站,并在人体、无人机与小车上贴上标签,进而获取机器人与人体的坐标,实现人体与机器人在区域内的全局定位。通过计算三者的坐标差,设计控制器将坐标关系换算成机体速度关系,并进行运动学逆解以得到电机输出,使机器人与小车能够进行全向移动,协助使用者工作。此外,无人机与小车上搭载迷你PC运行机器人操作系统(ROS),用于激光雷达数据采集并利用gmapping进行建图,实现实时避障功能。 展开更多
关键词 uwb 运动学逆解 避障跟随 建图导航
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基于UWB的铁路营业线施工要素定位与风险防控研究
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作者 朱涨鑫 谢以顺 +3 位作者 铁栋 李超男 茅建校 王浩 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第2期60-66,共7页
为解决铁路营业线施工要素管理依赖于人工、风险管控滞后的问题,基于超宽带技术(UWB)提出一种施工机械、人员的定位与风险防控方法,并结合地理信息系统(GIS)建立可视化管控平台。以某上跨铁路营业线桥梁工程为研究对象,根据施工区域营... 为解决铁路营业线施工要素管理依赖于人工、风险管控滞后的问题,基于超宽带技术(UWB)提出一种施工机械、人员的定位与风险防控方法,并结合地理信息系统(GIS)建立可视化管控平台。以某上跨铁路营业线桥梁工程为研究对象,根据施工区域营业线施工的分级管控需求,优化布置了UWB基站和电子围栏边界,为施工要素配置定位标签,然后根据TDOA定位原理实现施工要素的定位,由定位坐标计算人员距离施工机械、电子围栏间的距离,与预设的阈值对比,进行安全风险分级预警,据此设计了施工机械防撞和电子围栏的分级预警方法。在上述基础上,将人员和机械的位置信息以及安全风险分级预警信息等集成至地理信息系统(GIS),在GIS平台实现实时查看人员和机械的具体位置以及自动对安全预警信息进行推送。在实际工程应用中,该施工要素的定位与风险预警方法效果良好,可以有效增强施工场地的安全性。结果表明,本文设计方法可以实现人员与机械的实时定位展示以及安全预警的自动推送,有效提高铁路营业线施工的智能化安全监管效率,弥补目前在施工场地人员巡视安全方面的不足。 展开更多
关键词 铁路营业线 超宽带 施工要素定位 TDOA 风险防控 GIS
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数字孪生和UWB相结合的无人机室内避障仿真研究 被引量:1
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作者 方庆 许德章 《安徽工程大学学报》 2025年第2期8-13,共6页
针对无人机室内飞行避障问题,提出一种数字孪生和超宽带(Ultra Wide Band,UWB)相结合的避障方法。运用UWB技术获取标签与各定位基站之间的距离差,结合信号到达时间差定位方法,实现无人机室内定位;基于数字孪生五维模型框架,构建无人机... 针对无人机室内飞行避障问题,提出一种数字孪生和超宽带(Ultra Wide Band,UWB)相结合的避障方法。运用UWB技术获取标签与各定位基站之间的距离差,结合信号到达时间差定位方法,实现无人机室内定位;基于数字孪生五维模型框架,构建无人机与室内飞行环境数字孪生五维模型,在五维模型基础上利用Unity3D引擎开发无人机与室内飞行环境数字孪生系统;通过开发的数字孪生系统服务程序中的碰撞检测服务和避障飞行服务,检测无人机飞行过程中遇到的障碍物,实现飞行避障。最后,集成AirSim无人机仿真模型、MATLAB/Simulink UWB定位模型构建避障飞行仿真系统,完成无人机室内避障飞行仿真实验。仿真结果表明了数字孪生和UWB相结合的无人机室内避障方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 数字孪生 无人机 超宽带 避障 室内定位
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