管廊将电力、通信、燃气等多种市政管线集中在一体,以做到地下空间的综合利用和资源的共享,对城市的发展有着重大的意义。在管廊这种狭而长的环境中,对施工或检修中的人和物进行高精度定位,需要特殊的技术手段。本文针对管廊内环境特点,选择基于超宽带(UWB,Ultra Wideband)室内定位技术进行管廊内定位研究,具有较高的工程应用价值。主要研究内容如下:首先,采用基站单基线部署的近似最大似然到达时间定位算法(TOA,Time of Arrival),实现管廊里面人和物的二维定位。理论推导和仿真验证了单基线部署时,基站等距和非等距离部署对定位精度的影响,并得出基站等距离部署比非等距离部署定位精度高的结论。在等距离部署基站的基础上,研究了基站间间隔大小、标签和基站距离和定位精度的关系,最后结合定位精度和成本给出了管廊中定位基站的最优部署建议。其次,融合到达角(AOA,Angle of Arrival)和TOA定位算法AOA/TOA,并借助时分多址的思想(TDMA,Time Division Multiple Adress),实现了管廊内目标的单基站二维定位。理论推导和仿真分析了角度测量误差、距离测量误差以及被定位目标相对位置对定位精度的影响。针对算法会存在定位盲区的不足,给出了最优的基站部署方案。最后,利用dwm1001和dwm1002开发板,编程实现了上述两种算法。在模拟管廊场景下,通过实测数据,分析了工程实践中多径效应、时钟误差、天线效应等对定位精度的影响,并给出了相应的降低误差影响的解决方案。最终实验结果表明,文中针对管廊中目标所提出的两种定位算法是切实可行的。
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