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  • UWB各种算法合集

    2018-01-15 18:37:23
    UWB各种算法合集,这里内含了各种UWB算法,包含了最小二乘,Chan,Fang,TOA,TDOA,RSSI全部可matlab仿真实验
  • 带数据的定位算法,包含chan、tdoa、最小二乘的比较
  • uwb定位算法,python模拟器。带实际三维算法
  • 实现UWB仿真,用于实现自动追踪定位,即卡尔曼滤波算法
  • 在不同数量基站下的CHAN算法、CHAN-Taylor算法的均方根误差对比,对算法都有中文注释,简单易懂
  • 基于UWB的TOA/TDOA定位算法

    热门讨论 2013-05-15 09:51:59
    关于UWB的几种TOA定位算法,可以运行,是学习定位的不错的资源
  • UWB的三种算法详解

    千次阅读 2020-12-20 16:27:27
    超宽带UWB定位的三种常用定位算法,包括TDOA定位算法、TOF定位算法、TOA定位算法。 (一)TOF定位算法 基于TOF的定位方法与基于TOA的定位方法在本质上是相同的,而TOF测距不依赖基站与标签的时间同步,故没有时钟...

    超宽带UWB定位的三种常用定位算法,包括TDOA定位算法、TOF定位算法、TOA定位算法。
    (一)TOF定位算法
    基于TOF的定位方法与基于TOA的定位方法在本质上是相同的,而TOF测距不依赖基站与标签的时间同步,故没有时钟同步偏差带来的误差,但TOF测距方法的时间取决于时钟精度,时钟偏移会带来误差。为了减少时钟偏移量造成的测距误差,通常采用正反两个方向的测量方法,即远端基站发送测距信息,标签接收测距信息并回复,然后再由标签发起测距信息,远端基站回复,通过求取飞行时间平均值,减少两者之间的时间偏移,从而提高测距精度。
    (二)TDOA定位算法
    基于TDOA的定位方法又称为双曲线定位,其原理是通过测量UWB信号从UWB标签到两个UWB基站之间传播时间的差值,得到UWB标签到两个UWB基站之间的固定距离差。TDOA算法是对TOA算法的改进,它并不是直接利用信号到达时间,而是利用多个UWB基站接收到信号的时间差来确定移动目标的位置。因此与TOA相比并不需要加入专门的时间戳来进行时钟同步,定位精度相对有所提高。
    (三)TOA定位算法
    TOA定位算法即“到达时间”,这种方式定位是通过UWB基站和UWB标签之间的多次通信实现的,实际应用中为了更加靠谱,往往不仅仅是利用两次通信来测距,还会有更加复杂的多次通信来提高精度。
    对于空间定位,只需要利用SX(球面相交法)便可以得出最后的坐标。
    可见,为了一次定位,每个UWB基站和UWB标签之间要进行两次通信,故又将这种定位方式称为“Two-way-ranging”,简称“TWR”。这种定位的优势在于其实现的便捷性和对硬件的宽容,只需要有几个摆放在不同位置的UWB基站和一个UWB标签便可进行定位,缺点首先自然是定位速度了,其次,由于每次通信的质量无法保证,而一对UWB基站/UWB标签又无法做自我的校准,精度自然也会受到影响。
    TDOA即“到达时间差”,这种方式的一次测距是由两个UWB基站和一个UWB标签实现的。在这种模式下,多个时钟完全同步的UWB基站同时接受来自一个UWB标签的包,对于不同位置的UWB基站,同一个UWB标签的同一次广播包到达的时间是不同的,所以便有有以下算法:
    1、UWB标签发出一个广播包。
    2、 两个UWB基站接收到同一个包,UWB基站1接收到的时间为T1,UWB基站2接收到的时间为T1。
    3、计算时间差Td = T2 - T1。
    4、对于至少四个UWB基站,可以得到三组这样的两两之间的信息。
    5、通过数学方法(multi-lateration)可以解算出UWB标签的空间坐标。
    由于算法比较复杂,这里不再赘述。由此可见,TDOA的优势首先在于一次定位的通信次数显著减少,其次由于是用时间差而非绝对时间进行测距,其精度也比TOA高出一些。但要保证TDOA系统中各个UWB基站的时钟必须严格同步,云酷科技的UWB定位系统方案基于TDOA定位算法,根据现场不同的定位环境,精度误差在10厘米-30厘米。UWB定位方案和硬件广泛应用于隧道、变电站、电厂、监狱等场所人员定位。

    展开全文
  • UWB的定位算法(简单详细易懂)

    千次阅读 多人点赞 2021-04-19 17:50:52
    系列文章目录 文章目录 系列文章目录 前言 一、控制部分 二、UWB 的测距原理是什么? 三、TOF 数学计算 四、Trilateration 三边测量法的原理与计算方法(TDOA平面) 1.三边测量法的缺陷是: 2.Z 轴准确度比 X 轴 Y 轴...

    系列文章目录



    前言


    一、控制部分

    在这里插入图片描述

    二、UWB 的测距原理是什么?

    双向飞行时间法( TW-TOF, two way-time of flight)每个模块从启动开始即会生成一条独立的时间戳。
    模块 A 的发射机在其时间戳上的 Ta1发射请求性质的脉冲信号,
    模块 B 在 Tb2时刻发射一个响应性质的信号,被模块 A 在自己的时间戳Ta2时刻接收。 有次可以计算出脉冲信号在两个模块之间的飞行时间,从而确定飞行距离 S。
    S=Cx[(Ta2-Ta1)-(Tb2-Tb1)]/2 (C 为光速)

    图示:在这里插入图片描述

    UWB 定位的原理是什么?1) 距离 = 光速 * 时间差 / 2; XY 平面, 3 个圆,能够确定一个点; 2) XYZ 空间, 4个圆,能够确定一个空间点;

    三、TOF 数学计算

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    T1 -T6 会在下一节代码里标注出来,官方提供的代码主要用的就是此类算法。

    四、Trilateration 三边测量法的原理与计算方法(TDOA平面)

    三边测量法的原理如右图所示,以三个节点 A、 B、 C 为圆心作圆,坐标分别为(Xa, Ya), (Xb, Yb), (Xc, Yc),这三个圆周相交于一点 D,交点 D 即为移动节点, A、 B、 C 即为参考节点, A、 B、 C 与交点 D 的距离分别为da,db, dc。假设交点 D 的坐标为(X , Y)

    计算公式:
    在这里插入图片描述

    如图所示:
    在这里插入图片描述
    可以得到交点 D 的坐标为:
    在这里插入图片描述

    1.三边测量法的缺陷是:

    由于各个节点的硬件和功耗不尽相同,所测出的距离不可能是理想值,从而导致上面的三个圆未必刚好交于一点,在实际中,肯定是相交于一个小区域,因此利用此方法计算出来的(X, Y)坐标值存在一定的误差。这样就需要通过一定的算法来估计一个相对理想的位置,作为当前移动节点坐标的最优解。

    2.Z 轴准确度比 X 轴 Y 轴要差一些?

    如图所示, A0/A1/A2 为 3 个基站, T0 为标签, LA0T0 LA1T0 LA2T0
    表示为每个基站到标签的距离。在测距完全准确的情况下,解算的 Tag 坐标应该在 T0, 但是, 由于实际测量值 LA0T0 LA1T0 LA2T0 可能偏大, 解算的位置在 T0’。 因为 A0/A1/A2 都在 xoy 平面,所以,测距的误差绝大多数会累加到 z 轴上,造成 z 轴数据的抖动。

    在这里插入图片描述

    五、TDOA(3D空间)。

    1. 概念

    到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)是一种利用到达时间差进行定位的方法又称为双曲线定位。标签卡对外发送一次UWB信号,在标签无线覆盖范围内的所有基站都会收到无线信号,如果有两个已知坐标点的基站收到信号,标签距离两个基站的间隔不同,那么这两个基站收到信号的时间点是不一样的。

    2.举例

    例如,小明的妈妈在村口喊“小明,回家吃饭啦!”,根据距离=时间*速度,其中速度不变(声音在空气中的传播速度是340m/s),那么声音传播的时间是由距离决定的,因此村里的人听到小明妈妈声音的时间点是不一样的。

    同理,标签与不同基站的距离不同,不同基站收到同一标签信号的时间节点不同,因此得出一个“到达时间差”的概念。

    TDOA定位的原理正是利用多个基站接收到信号的时间差来确定标签的位置

    3.图解
    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    TDOA技术不需要定位标签与定位基站之间进行往复通信,只需要定位标签发射一次UWB信号,工作时长缩短了,功耗也就大大降低了,故能做到更高的定位动态和定位容量。

    六、优化定位,更加准确。

    UWB 模块测量值,总是比实际距离要大一些;部分用户反应, UWB模块测量值比实际距离要小,这是怎么一回事呢?这是由于,我们使用的现场,环境都是不同的,受经纬度、空气质量、环境障碍物、海拔等等因素干扰,所以在产品化的进程中,必须要对模块进行校准。

    一般情况下,校准只需要在现场进行一次,通过 1 个 Anchor 和 1 个 Tag 的测距,得到修正系数,并不需要每个 Anchor和 Tag 都进行标定。
    利用 Microsoft 2016 Excel 软件,进行数据拟合,并生成拟合公式。拟合公式有很多,最简单的是线性方程。

    在这里插入图片描述

    测距值存在 instancegetidist_mm(0), instancegetidist_mm(1), instancegetidist_mm(2), instancegetidist_mm(3),这四个变量里,
    每个距离,都需要代入刚才计算出来的校准公式内。在 main.c 函数中, 对于 mc 帧的程序:
    在这里插入图片描述
    修正后:
    在这里插入图片描述

    解释下:
    消息 ID, 一共有三类,分别为 mr, mc, ma
    mr 代表标签-基站距离(原生数据)
    mc 代表标签-基站距离(优化修正过的数据,用于定位标签)
    ma 代表基站-基站距离(修正优化过,用于基站自动定位)

    七、图示测试。

    注意:其中一个基站必须跟电脑的USB口相连。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    四个基站,两个标签运动轨迹。

    八、总结。

    下一张讲代码,超级详细。有点累了,睡觉!晚安。

    展开全文
  • UWB中的chan算法

    2019-01-09 21:14:28
    Chan算法是一种基于TDOA技术、具有解析表达式解的定位算法,在TDOA误差服从理想高斯分布时性能良好。
  • uwb室内定位算法

    2017-07-19 14:54:06
    这是一个uwb定位解算程序
  • UWB到达时间差TDOA算法, 采用最小二乘矩阵求解标签定位点. .c语言. 需要矩阵库:Eigen支持
  • 针对现有基于UWB的井下定位算法存在算法复杂且求解值不是全局最优的问题,提出了一种基于UWB测距的三边定位改进算法。该算法基于DW1000芯片和三边定位算法,采用双边双向测距方法测距,以求解二元二次方程最优解为...
  • UWB定位算法,2维TDOA,gps定位,TOA,无线定位基本算法UWB室内定位,GPS原理及应用
  • 说明:在室内定位中,有许多算法都是基于TDOA时间差来计算位置的,都要求4个基站或者更多基站,但是有时候基站数量比较少,导致不够4个,这个时候就需要使用采用较少基站就可以定位的算法,其中Fang算法就是其中一种...
  • UWB中基于TDOA定位方法的Fang算法研究

    千次阅读 2020-03-26 14:18:27
    UWB中基于TDOA定位方法的Fang算法研究论文中的公式错误说明正确公式如下 说明:在室内定位中,有许多算法都是基于TDOA时间差来计算位置的,都要求4个基站或者更多基站,但是有时候基站数量比较少,导致不够4个,这个...

    说明:在室内定位中,有许多算法都是基于TDOA时间差来计算位置的,都要求4个基站或者更多基站,但是有时候基站数量比较少,导致不够4个,这个时候就需要使用采用较少基站就可以定位的算法,其中Fang算法就是其中一种。

    该算法请参考以下链接:UWB中基于TDOA定位方法的Fang算法论文参考,参考19页到21页算法说明其中算法中有两个公式写的有问题,下面具体会做说明。

    论文中的公式错误说明

    • 1,h表达式写的有问题,论文中写的如下:在这里插入图片描述
      上图中标记为红色的大括号错了,大括号应该在下面的这个式子中。正确的写法为:在这里插入图片描述
    • 2,f表达式错误,论文中写的如下:![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200326140612443.pn
      正确的公式应该为:
      在这里插入图片描述

    正确公式如下

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    PS:做学术研究一定要严谨,发表的论文也要更加细致认真,不然会害人害己,通过看这篇论文,把算法写出来以后,计算出的位置不准确,不知道哪里出了问题,整整查了2天,各种百*度 、Google,最后自己重新根据论文描述一步一步的推算了一遍,终于找出问题所在,哎,说多了都是泪。。。请发表学术论文的同仁们认真再认真。。。

    文献参考如下:
    简书:https://www.jianshu.com/p/45ea2722720d
    文库:https://wenku.baidu.com/view/9649d12c52d380eb62946d64.html

    展开全文
  • UWB定位算法

    千次阅读 2020-01-10 17:00:55
    超宽带技术是采用极窄的脉冲信号实现无线通信,被称为脉冲无线电,其信号相对带宽不小于 0.2,绝对带宽不小于 500 MHz。根据经典雷达成像理论,距离分辨率 δ x 与信号宽度 T m 有如下关系:δ x =vT m /...由于 UWB...

    超宽带技术是采用极窄的脉冲信号实现无线通信,被称为脉冲无线电,其信号相对带宽不小于 0.2,绝对带宽不小于 500 MHz。根据经典雷达成像理论,距离分辨率 δ x 与信号宽度 T m 有如下关系:δ x =vT m /2,其中 v 是信号在传播介质中的传播速度。由此宽带特性可知,超宽带定位技术有极高的测距精度。其采用的脉冲宽度为纳秒或亚纳秒级,理论上可以获得厘米甚至毫米级的测距精度。由于 UWB 系统发射的是持续时间极短且占空比很低的窄脉冲,因此其多径信号在时间上可分离。此外,UWB 采用跳时扩频信号,系统具有较宽阔的频带,根据香农公式,信道容量 C 一定的情况下,高带宽可以降低信噪比。因此,UWB 具有很强的抗干扰性。

    1、三边定位算法

    三边测量法适合三个参考节点对一个未知节点实行定位,其通过未知节点与参考节点的距离公式列出三个数学关系式,进而求解需要定位的节点坐标。未知节点的位置计算原理如图2所示。设三个参考节点的坐标分别为 A(x 1 , y 1 )、B(x 2 , y 2 )、C(x 3 ,
    y 3 ),未知节点 D 的坐标为 (x, y),该节点到 A、B、C 的距离分别为 r 1 、r 2 、r 3 ,由此可得式(1):

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    2、质心算法

    质心算法是依靠节点互相通信找出与距离定位节点较近的参考节点,将这些参考节点构成的多边形区域的质心作为定位节点的位置估计,如图 3 所示。

    通常把参考节点所构成图形的质心看作该图形的几何中心,则定位节点的质心坐标为构成多边形各个顶点坐标的平均值。若一个不规则图形的 n 个顶点分别是 (x 1 , y 1 )、(x 2 ,y 2 )、,…,(x n , y n ),则质心坐标为:
    在这里插入图片描述

    质心算法主要依靠网络的连通性实现,具有计算简单,不需要参考节点和定位节点相互配合的优势。质心算法的精度是较低,应用中往往作为一种辅助方法,从而提高算法的精度。

    3、算法融合
    实际环境中,测量信号会受到遮挡、噪声等环境因素的影响,造成测量时间增加,产生测量误差。三个圆可形成一个相交区域,如图 4 所示。

    在这里插入图片描述

    设三个交点坐标分别为 E(x 4 , y 4 )、F(x 5 , y 5 )、G(x 3 , y 3 ),位置节点 D 的坐标 (x, y) 可以看作相交区域的几何中心,即 D的坐标为:

    在这里插入图片描述

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  • 超宽带信号的生成以及用UWB信号实现MUSIC算法,得到AOA,喜欢的可以下载试试!!
  • UWB仿真算法.zip

    2019-07-24 10:06:49
    uwb tdoa 仿真算法 上传 师兄毕业做的仿真 参考价值很好
  • 基于UWB的室内定位与跟踪算法研究基于UWB的室内定位与跟踪算法研究基于UWB的室内定位与跟踪算法研究基于UWB的室内定位与跟踪算法研究基于UWB的室内定位与跟踪算法研究基于UWB的室内定位与跟踪算法研究基于UWB的室内...
  • UWB组网定位算法研究
  • 这是在simulink数据中的UWB测距和6轴imu传感器的融合算法,包括simulink程序和详细的实验报告,还有两篇算法中用到的刚体变换和卡尔曼滤波的pdf资料,非常详细。
  • 针对目前市场上现有智能跟随车定位精度不足,提出一种基于UWB信号的定位算法。在智能跟随车的上方安置两个固定基站,手持标签到两个基站的距离数据经过卡尔曼滤波算法的处理,利用三角函数进行计算,得出标签到两个...
  • UWB简单例子

    2018-09-19 13:22:59
    使用串口接收数据,并采用UWB技术进行定位,得到实际位置
  • 针对无线信号在煤矿巷道中传播时由于多径效应明显,而导致定位精度不高的问题,通过对UWB定位模型进行分析,提出一种基于Taylor级数展开的UWB(Ultra Wide-Band)定位算法。考虑Taylor级数迭代算法对初始值依赖性很...
  • UWB精确定位自适应无迹卡尔曼滤波算法UWB精确定位自适应无迹卡尔曼滤波算法UWB精确定位自适应无迹卡尔曼滤波算法UWB精确定位自适应无迹卡尔曼滤波算法UWB精确定位自适应无迹卡尔曼滤波算法UWB精确定位自适应无迹...
  • 仿真算法FOR UWB.rar

    2021-10-30 17:00:22
    uwb 仿真算法,matlab运行,一些路径需要自己按实际使用进行修改
  • 基于TW-TOF的UWB室内定位技术与优化算法研究基于TW-TOF的UWB室内定位技术与优化算法研究基于TW-TOF的UWB室内定位技术与优化算法研究基于TW-TOF的UWB室内定位技术与优化算法研究基于TW-TOF的UWB室内定位技术与优化...
  • 基于融合算法的GPS_UWB_MARG协同定位系统研究.pdf
  • 本文研究典型应用场景下电力现场作业的超宽带精确定位,提出一种基于BP神经网络补偿卡尔曼滤波的UWB精定位算法。首先在某段时间内利用定位系统测得全部采样时刻的初始观测解,得到初始观测解集;其次根据卡尔曼...

空空如也

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uwb算法