基于ISRUKF的UWB/INS组合室内定位方法研究

• 作者: 邹强 陆甫光 兰馗博 窦彦
• 来源期刊: 天津大学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 室内定位 超宽带定位技术 惯性导航系统 改进平方根无迹卡尔曼滤波 紧耦合
• 年，卷（期）: 2022,（5）
• 页码范围: 496-503
• 页数: 8页
• 分类号: TN967.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.11784/tdxbz202105006

摘要

超宽带(UWB)定位技术是室内定位领域中极具竞争力的技术,但是在室内非视距(NLOS)环境下,UWB定位技术会出现精度低和稳定性差等问题,难以满足较高的室内定位精度需求.UWB定位技术和惯性导航系统(INS)结合,可以减轻NLOS环境对UWB定位的影响,因此提出了一种基于改进平方根无迹卡尔曼滤波(ISRUKF)的UWB/INS组合室内定位方法.UWB/INS融合定位系统工作时,首先,通过INS输出定位目标的定位信息,但是单独的INS解算结果误差很大.然后,利用由零速更新(ZUPT)、零角速率更新(ZARU)和启发式漂移消减(HDR)组成的INS优化框架初步消除INS的累积误差.最后,基于ISRUKF以紧耦合方式深度融合UWB定位信息和INS定位信息,得到融合定位结果.其中,ISRUKF在标准平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF)的基础上增加了UWB伪距信息平滑、UWB伪距信息离群值修正以及状态协方差矩阵更新策略.在室内NLOS环境下进行了一系列实验,实验结果表明所提方法既可以补偿UWB定位技术在NLOS环境下的精度丢失,也可以进一步限制INS的累积误差.另外,相较于扩展卡尔曼滤波(EKF)和标准SRUKF,ISRUKF分别提高了9.48％和4.59％的定位精度,具有更好的滤波效果和鲁棒性.