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一种非视距三维超声波室内定位系统研究
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作者 孙冰曼 张兴红 《重庆工商大学学报（自然科学版）》 2024年第4期1-9,共9页
目的针对超声波室内定位系统在非视距定位中精度较低的问题,为减少非视距环境误差与时钟同步等硬件误差,从定位系统整体出发提出一种非视距环境下基于对射式测距的超声波定位系统。方法利用差分修正Chan-Taylor算法结合Chan算法与Taylo... 目的针对超声波室内定位系统在非视距定位中精度较低的问题,为减少非视距环境误差与时钟同步等硬件误差,从定位系统整体出发提出一种非视距环境下基于对射式测距的超声波定位系统。方法利用差分修正Chan-Taylor算法结合Chan算法与Taylor级数展开算法的优势,通过Chan-Taylor算法估计空间中已知坐标点并记录其误差信息,以实际坐标为参考点,运用相邻范围内参考点对未知点差分加权,修正该点经Chan-Taylor算法的初始估计坐标,得到最终位置。为简化定位系统复杂度,提高视距环境定位精度,提出改进差分修正Chan-Taylor算法,减少初始参考点密度,将符合参考点最小间隔条件的待测点经差分修正后的估计坐标记为新参考点,优化原参考点体系误差信息分布情况。结果算法仿真实验结果表明:在非视距环境下,差分修正Chan-Taylor算法在不同参考点分布区域的平均误差与Chan算法和Chan-Taylor算法相比减小6.43%到37.46%;改进差分修正Chan-Taylor算法在视距定位中平均定位误差减少至少11.15%,均方根误差值FRMSE降低22.59%。搭建超声波室内定位系统以验证改进差分修正算法的定位精度,实验结果表明:定位误差范围在3~7.5 cm,其中90%的误差值小于6 cm,与Chan-Taylor算法相比提高28.23%。结论该超声波室内定位系统在非视距定位中精度有明显提高,在视距定位中提升较小。可通过提高Chan-Taylor算法精度和改进参考点加权函数以优化定位算法;通过优化超声波接收端信号识别方法,增大发射端信号范围以在硬件方面进一步提升该系统定位精度。 展开更多
关键词 超声波定位 非视距 定位算法 三维定位
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基于TOA算法的超声波定位节点布局研究 被引量：3
2
作者 张兴红 陈然 +2 位作者 张志忠 孙冰曼 徐翊 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2022年第4期162-169,共8页
针对超声波接收器的位置是影响超声波定位系统性能的关键因素这一问题,提出了2种超声波接收器布局方案,分别是基于正方形端点和基于正六边形端点的布局方案。根据超声波发射端与覆盖范围之间的函数关系确定所需正方形或者正六边形的数量... 针对超声波接收器的位置是影响超声波定位系统性能的关键因素这一问题,提出了2种超声波接收器布局方案,分别是基于正方形端点和基于正六边形端点的布局方案。根据超声波发射端与覆盖范围之间的函数关系确定所需正方形或者正六边形的数量,根据正方形或者正六边形的边长与定位空间平面的长和宽的函数关系确定所需的超声波接收节点的数量,对2种方案进行仿真实验。仿真结果表明:两定位系统的定位误差能够控制在4 cm内,基于正方形端点布局方案平均置信度为92.91%,基于正六边形端点布局方案平均置信度为95.23%;在实验中,采用固定布局方案达到了良好的定位效果,具有良好的可靠性和精确性。 展开更多
关键词 超声波 传感器 布局
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