基于线性调频扩频定位的动态误差修正算法.doc

基于线性调频扩频定位的动态误差修正算法 席通专，丁希仑( 北京航空航天大学 机械工程及自动化学院 基于线性调频扩频定位的动态误差修正算法 席通专，丁希仑 ( 北京航空航天大学 机械工程及自动化学院，北京 100191) 摘 要: 主要研究了线性调频扩频技术定位系统误差修正方法，提出了基于距离几何约束方程 和线性调频扩频测距误差模型结合的动态误差修正算法，求解每个定位点对应的最佳测距误 差模型对测量距离进行动态修正，最大限度减小测距误差。最后通过室内定位实验对比分析 了动态修正法、距离几何约束 Ming Cao 修正法和静态修正法的性能，实验结果表明动态修正算 法能更好地修正测量距离改善定位精度。 关键词: 无线传感网络; 定位; 线性调频扩频技术; 距离几何约束; 误差 中图分类号: TP212 文献标志码: A 文章编号: 1671-5276( 2013) 01-0089-04 Dynamic Error Correction Algorithm Based on CSS Localization XI Tong-zhuan，DING Xi-lun ( School of Mechanical Engineering and Automation， Beihang University of Aeronautics and Astronautics，Beijing 100191，China) Abstract: An approach to correct distance measurement error for CSS-based localization by the combination with distance geometry constraints and CSS ranging error model is introduced in this paper． Specific ranging model parameters of every localization point are derived from the proposed algorithm to dynamically correct the measurement errors to minimum． At last the proposed algorithm is verified by the experiments performed in real indoor LOS environment，As compared with Ming Cao distance geometry constraints correction and direct ranging error model correction，the dynamic error correction algorithm is better． Key words: wireless sensor networks ( WSNS) ; localization; chirp spread spectrum; distance geometry constraints; error 进行了仿真分析验证。他们的研究仅采用仿真方法对算法 进行验证，没有进行定位实验评估算法效果，本文通过分析 Ming Cao 的基于距离几何约束的误差平方和最小值来估计 误差的方法后，发现该方法对定位精度的改善并不明显，本 文实验也证明了这点。 根据上述分析，本文提出了一种结合测距误差模型与 距离几何约束方程来对视距环境下 0 定位进行距离修正， 给出实际定位中每个位置点的最优测距误差模型，再用这 个系数在一定范围内变化的线性方程对测量值进行动 态 修正。文章第 1 节分析了视距环境下 CSS 测距误差模型 特性，第 2 节介绍了距离几何约束方程，分析 Ming Cao 的 误差平方和最优解问题来修正误差算法，然后提出了结合 测距误差模型和距离几何约束的动态修正算法，文章最后 部分通过室内 CSS 定 位 实 验比较了动态修正算法、Ming Cao 的距离几何约束算法及普通静态修正算法的效果。 0 引言 随着无线传感器网络技术的发展，其 低 成 本、低 能 量 消耗、多功能［1］等特点吸引了大量研究，已经被广泛应用 于物联网、人员定位、机器人定位等众多 领 域。定 位 功 能 是无线传感器网络的一大特点，与传统定位技术相比有组 网灵活、成本低等特点。本文所采用的线性调频扩频技术 ( chirp spread spectrum，CSS ) 是基于 IEEE802． 15． 4a 的物 理层标准的无线传感器技术，在中短距离内具有良好的定 位精度和稳定性。 CS