改進(jìn)的Ｃｈａｎ-Ｔａｙｌｏｒ 聯(lián)合定位算法

摘 要：針對(duì)超寬帶（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ，ＵＷＢ）室內(nèi)定位容易受到非視距（Ｎｏｎ-Ｌｉｎｅ ｏｆ Ｓｉｇｈｔ，ＮＬｏＳ）誤差干擾，導(dǎo)致室內(nèi)定位精度下降的問題，提出了一種改進(jìn)的Ｃｈａｎ 粒子濾波Ｔａｙｌｏｒ（Ｃｈａｎ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｆｉｌｔｅｒ Ｔａｙｌｏｒ，ＣＰＦＴ）迭代定位算法，該算法通過Ｃｈａｎ 算法計(jì)算一個(gè)初始值，利用該初始值，結(jié)合粒子濾波算法對(duì)初始位置進(jìn)行再次估計(jì)，將估計(jì)結(jié)果作為Ｔａｙｌｏｒ 算法的初值。在Ｔａｙｌｏｒ 算法每次迭代后，采用一維線性搜索算法，動(dòng)態(tài)調(diào)整步長，更新估計(jì)位置，減小定位誤差，防止其出現(xiàn)不收斂情況，最終輸出定位坐標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法可以有效抑制ＮＬｏＳ 的影響，提高室內(nèi)定位的精度。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)定位；超寬帶；非視距；粒子濾波

中圖分類號(hào)：ＴＮ９２９． ５ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ

文章編號(hào)：１００３－３１１４（２０２４）０５－０９３２－０８

０ 引言

隨著生活水平的提高，人們對(duì)于室內(nèi)定位服務(wù)的需求越來越高，如何有效提升室內(nèi)定位精度成為一個(gè)重要的問題。超寬帶（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ，ＵＷＢ）技術(shù)是一種無線通信技術(shù)，具有時(shí)間分析率高、穿透性強(qiáng)、覆蓋范圍廣、系統(tǒng)復(fù)雜度低、抗多徑效應(yīng)良好等優(yōu)勢［１－３］，獨(dú)特的特性使其成為物聯(lián)網(wǎng)、智能家居和自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域的重要技術(shù)之一。

目前ＵＷＢ 的主流定位方式有基于到達(dá)時(shí)間（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ，ＴＯＡ）和基于到達(dá)時(shí)間差（ＴｉｍｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ，ＴＤＯＡ）兩種，其中基于ＴＤＯＡ技術(shù)的Ｃｈａｎ 算法和Ｔａｙｌｏｒ 級(jí)數(shù)算法應(yīng)用最為廣泛［４－６］。但是這些算法也有一定的缺點(diǎn)，Ｃｈａｎ 算法要求誤差必須服從理想高斯分布［７］。但是，室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜多變，誤差并不服從理想高斯分布，在受到非視距（Ｎｏｎ-Ｌｉｎｅ ｏｆ Ｓｉｇｈｔ，ＮＬｏＳ）干擾后［８－９］，Ｃｈａｎ 算法定位誤差較大，無法提供高精度的室內(nèi)定位。雖然Ｔａｙｌｏｒ 算法受ＮＬｏＳ 的影響并沒有Ｃｈａｎ 算法大，但Ｔａｙｌｏｒ 算法在極端情況下可能出現(xiàn)不收斂的情況，無法滿足室內(nèi)高精度定位的需求［１０］。因此，如何削弱ＮＬｏＳ 環(huán)境誤差的干擾成為當(dāng)下研究的一個(gè)重點(diǎn)。