基于GPS与超宽带的室内外无缝定位改进算法

汪宇航 李莉 郑正奇 赵昆

摘  要： 结合GPS、惯性导航技术以及超宽带（UWB）技术，提出基于定位信号数量和信号强度的定位方法切换策略.根据切换策略，将伪距测量、Chan-Taylor协同算法以及行人航迹推算算法进行松散组合，得到优化后的定位算法. 通过实验验证了切换策略的可行性，优化了室内外交界区域的定位轨迹，为室内外无缝定位技术提供了思路.

关键词： 超宽带（UWB）; Chan-Taylor协同算法; 手机GPS; 室内外无缝定位

中图分类号： TN 92      文献标志码： A     文章编号： 1000-5137（2021）01-0084-08

Abstract： A switching strategy of positioning method combining GPS， inertial navigation with ultra-wide band （UWB） based on signal quantity and signal strength was proposed in this paper. An optimized positioning algorithm was provided based on loose combination of technology of psecudo-range measurement，Chan-Taylor collaborative algorithm and pedestrian dead reckoning according to the strategy above. The experiment result showed that the switching strategy was feasible and the positioning trajectory of the connection area was optimized， which provided a novel idea for indoor and outdoor seamless positioning technology.

Key words： ultra-wide band （UWB）; Chan-Taylor collaborative algorithm; GPS based on smart phone; indoor and outdoor seamless positioning

0  引言

当前全球四大卫星导航系统包括美国的GPS、欧盟的伽利略、俄罗斯的格洛纳斯以及中国的北斗，它们在室外定位方面具有高精度、全覆盖等优点[1].然而，在复杂的室内环境下，由于信号遮挡和多径效应等因素会导致卫星的定位信号衰弱，使其定位效果变差，甚至不能正常工作.

为了解决室外定位技术无法实现精确室内定位的问题，室内定位技术逐渐发展起来.当前主流的室内定位技术包括超宽带（UWB）技术、WIFI技术、射频识别（RFID）技术、超声波技术、ZigBee技术、蓝牙技术和红外线技术等[2-3].但是室内定位与室外定位相对独立，在室内外交界区域的复杂环境下，单一的定位技术很难同时覆盖室内外空间，无法满足整体精度要求，于是室内外无缝定位技术应运而生.

无缝定位技术保证多种场景下定位技术、算法、精度和覆盖范围的平滑过渡和无缝连接[4]，同时兼容室外和室内定位技术，目前处于研究初级阶段，更实用的无缝定……