传感网中UWB和IMU融合定位的性能评估

作     者：段世红 姚翠 徐诚 何杰 Duan Shihong;Yao Cui;Xu Cheng;He Jie

作者机构：北京科技大学计算机与通信工程学院北京100083 材料领域知识工程北京市重点实验室(北京科技大学)北京100083 

基　　金：国家重点研发计划项目(2016YFC0901303) 国家自然科学基金项目(61671056 61302065 61304257 61402033) 北京市自然科学基金项目(4152036) 天津市重大科技专项(16ZXCXSF00150) 

出 版 物：《计算机研究与发展》 (Journal of Computer Research and Development)

年 卷 期：2018年第55卷第11期

页      码：2501-2510页

摘      要：位置信息是物体的基本属性之一.随着无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)的蓬勃发展,传感器网络中节点位置信息的获取变得尤为重要.超宽带(ultra-wideband,UWB)和惯性测量单元(inertial measurement units,IMU)以其高定位精度,在WSN中得到了广泛应用.UWB精度高,但容易受多径效应和节点间的相对几何位置关系影响.IMU惯性测量单元能够提供连续的惯性信息,但累积误差问题难以解决.基于IMU和UWB结合的融合定位方法,能够在提高定位精度的同时补偿UWB的多径效应影响和IMU的误差累积问题.因此,提出一种新的基于UWB和IMU的融合定位方法,实现传感网中目标节点的高精度位置追踪,并通过计算克拉美罗下限(Cramer-Rao lower bound,CRLB)表征融合定位方法的空间定位性能验证其在解决多径和几何拓扑问题上的有效性,通过计算后验克拉美罗下限(posterior Cramer-Rao lower bound,PCRLB)表征融合定位方法的时间定位性能验证其在累积误差纠正上的有效性,为基于UWB和IMU融合定位算法的设计和仿真提供理论支持.实验结果表明:融合定位方法具有更好的时空定位性能,更能接近实际应用的理论精度下限.

主 题 词：传感器网络 融合定位 超宽带 惯性测量单元 克拉美罗下限 后验克拉美罗下限 

学科分类：081203[081203] 08[工学] 0835[0835] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.7544/issn1000-1239.2018.20170661

馆 藏 号：203403471...