室内定位中DS-TWR测距算法的优化

袁 枫，焦良葆，陈 楠，顾慧东

(南京工程学院人工智能产业技术研究院，江苏 南京 211167)

0 引 言

在严格的工业环境中需要高精度的定位信息，以满足各种作业场地的应用需求，例如监管变电站工作人员、保证作业人员安全等[1]。目前国内外常见的无线定位技术主要有：射频信号、超宽带(Ultra-wide Band, UWB)、无线局域网(WLAN)、超声波、蓝牙、红外线、GPS定位等[2]。其中GPS能较好地满足室外位置服务的需求，但是难以满足室内定位的精度要求[3]。相较于其余的定位技术，UWB定位技术有着显著的优点：穿透性强、定位精度高、抗干扰能力强、功耗低、时间分辨率好[4]。故本文选择用UWB来进行室内定位研究。

在室内定位技术中，常用的几种测距方法有：接收信号强度[5](Receive Signal Strength, RSS)、接收信号角度[6](Angle of Arrival, AOA)、接收信号时间差[7](Time Difference of Arrival, TDOA)、接收信号时间[8](Time of Arrival, TOA)。其中TOA和TDOA测距算法是室内定位技术中应用最广泛的2种算法[9]。TDOA算法充分利用了UWB信号的时间分辨能力强的特点，此外该算法标签只需要与基站交互一次即可完成测距，且在标签较多的环境内也可保持较低的延迟率[10]。但TDOA算法必须保证基站之间严格的时钟同步，一定程度上加大了技术方案的实施难度[11]。TOA测距算法在接入大量标签时容易因为标签发生通信冲突而产生测距信息丢失的情况，但其完全规避了时钟同步所带来的技术难度和测距误差[12]，并且通过增加标签基站之间的信息交互次数在一定程度上可以减少晶振偏移带来的计时误差，对硬件要求不高。故本文选取TOA算法作为测距算法。……