TDOA／DR组合系统定位算法及仿真研究＊

黄晓冬 周 旻

（1.海军航空工程学院科研部 烟台 264001）（2.海军航空工程学院电子信息工程系 烟台 264001）

1 引言

电磁导航、红外导航、激光导航、视觉导航、超声波检测等手段都是目前常用的室内导航和定位手段。而其中超声波定位，由于成本低，结构简单，精度高，环境适应性强，易于实现等优点，成为室内自主导航的主要手段［1］，此外，超声波已被证明对人体并无伤害，因此作为行人导航定位系统也更具优势。

超声波是一种人耳无法听到，频率超过20kHz的声音，由于其传播速度慢，因此具有较高的时间分辨率，能够提高测距、定位精度。但声波在空气中衰减较大，传播距离往往较短，只有几米或十几米，因而比较适用于室内定位，并得到了广泛的应用。

超声波定位原理与无线电定位原理类似，通过接收位置已知的发射点（反射点）的超声波，来获得移动体距离固定点的相对距离，再计算得到其具体位置。常用的定位方法有渡越时间法（Time of Flight，TOF），到达时间法（Time of Arrival，TOA），到达时间差法（Time Difference Of Arrival，TDOA）［2～3］，其中 TOF是最为传统的超声测距定位方法，也最为常用，TDOA是近几年才开始从无线电定位引入超声波定位中［4］。由于TOF的实质为回波测距，超声波本身在空气中衰减严重，因此这种方法会大大限制测量距离，制约了超声定位的范围；TOA算法可以避免上述问题，但对各基站时间同步性要求较为苛刻。TDOA与TOA相比，由于是检测信号到达的时间差而非绝对时间，因而降低了对时间同步性的要求［5～6］。

2 基于超声传感器的TDOA室内行人定位

在行人导航系统中增加超声波接收器，在室内天花板上固定超声波发射器。……