基于无迹卡尔曼滤波的室内定位系统

王袁雪，张前波，周媛媛，刘英明，李 冰

（河北师范大学 中燃工学院，河北 石家庄 050000）

0 引 言

随着室内定位技术的应用越来越广，对定位精度的要求也越来越高。由于室内环境十分复杂，非视距（NLOS）引起的误差使定位的精度显著下降。应用扩展卡尔曼滤波能够有效降低非视距引起的误差，但是由于需要解算雅可比矩阵会使计算量大幅增加。无迹卡尔曼滤波是一种非线性滤波器，它可以解决传统卡尔曼滤波器无法解决的非视距（NLOS）误差问题，又可以避免扩展卡尔曼滤波器计算量大的缺点。杨紫阳等利用无迹卡尔曼算法对通过CHAN算法解算出的定位数据进行滤波处理，效果较好，但实际上误差来源于UWB传感器采集原始数据的过程。因此文章针对这一问题提出先采用无迹卡尔曼滤波处理数据，然后进行定位解算，最后完成了实验验证。

1 滤波系统设计

无迹卡尔曼滤波可以很好地解决非线性问题，能够处理复杂环境带来的非线性误差；同时由于采用UT变换大大降低了计算复杂度。首先通过UT变换获得2+1个样本构造出Sigma点，并给予相应的权重，则有：

式（1）中各参数有如下关系：

在实现无迹滤波的过程中，首先进行采样变换，则有：

然后进行加权均值，则有：

加权方差为：

计算预测方程为：

预测加权平均值为：

预测加权方差与协方差为：

更新均值与协方差为：

2 系统总体设计

定位数据采集由Decawave公司生产的DW1000完成，上位机系统由LabView2018编写，包括数据处理与人机交互两部分：数据处理部分主要由滤波算法与定位算法组成；……