杨永辉1 李智贤2 王敏蕙3 许函铭1 陈颖聪1 文尚胜1
1.华南理工大学 材料科学与工程学院,广东 广州 510640;
2.东北大学 机械工程与自动化学院,辽宁 沈阳 110167;
3.北京师范大学-香港浸会大学联合国际学院, 广东 珠海 519087
UWB/INS Indoor Localization Method Based on Self-Resetting Genetic Particle Filter
YANG Yonhui1 LI Zhixian2 WANG Minhui3 XU Hanming1 CHEN Yingcong1 WEN Shangsheng1
1. School of Material Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China;
2. School of Mechanical Engineering and Automation, Northeastern University, Shenyang 110167, Liaoning, China;
3. Beijing Normal University-Hong Kong Baptist University United International College, Zhuhai 519087, Guangdong, China
摘要:
超宽带(UWB)技术作为新一代室内定位技术的典范,在实际应用时常结合惯性导航系统(INS)优化定位中的非视距误差(NLOS)问题。但集中式信息处理方法无法有效区分NLOS误差来源,导致定位锚点出现冗余,造成信息浪费及成本提高。针对室内定位中的非视距误差识别和剔除问题,本文提出一种基于自复位遗传粒子滤波(SGPF)的UWB/INS室内定位方法,该方法以SGPF算法为媒介通过INS系统估计值对测量值中的NLOS误差溯源,提高了NLOS环境下的跟踪稳定性。首先,通过对物理锚点进行分组并配合虚拟锚点划分似然区域;再由NLOS误差识别策略通过INS系统的初步估计确定高概率区域并剔除NLOS锚点组与测量值;最后结合有效粒子数判别粒子集状态考虑是否启用遗传重采样优化粒子集多样性,提升算法鲁棒性。SGPF算法融合了标准粒子滤波和遗传算法两种算法的结构,可有效缓解粒子退化和贫化问题,在更低的粒子数与时耗下达到更高的鲁棒性。实验表明,在视距环境下SGPF算法只需PF算法30%的粒子数便可达到标准粒子滤波的定位效果且时耗远低于传统遗传粒子滤波。在非视距环境下,SGPF算法的平均定位误差为0.0552m,相比于传统粒子滤波与传统遗传粒子滤波分别提高了56.97%与48.94%。