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UWB/INS紧组合变分贝叶斯自适应滤波算法 被引量:1
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作者 徐天河 王森 代培培 《导航定位学报》 北大核心 2025年第2期1-8,共8页
针对超宽带(UWB)与惯性导航系统(INS)紧组合在实际环境中面临非线性误差和噪声干扰的问题,提出一种变分贝叶斯自适应卡尔曼滤波(VBAKF)的UWB/INS紧组合导航算法:通过引入变分贝叶斯方法,自适应调整系统噪声统计特性未知情况下的滤波精度... 针对超宽带(UWB)与惯性导航系统(INS)紧组合在实际环境中面临非线性误差和噪声干扰的问题,提出一种变分贝叶斯自适应卡尔曼滤波(VBAKF)的UWB/INS紧组合导航算法:通过引入变分贝叶斯方法,自适应调整系统噪声统计特性未知情况下的滤波精度,提升滤波性能,并引入高程约束模型,增强高程方向的定位精度;建立UWB/INS紧组合模型,给出VBAKF滤波算法,对比分析VBAKF与传统自适应卡尔曼滤波(AKF)的状态估计性能差异。实验结果显示,VBAKF方法在东、北、天方向的定位精度相比于传统方法可分别提高16.13%、21.43%和6.25%,表明VBAKF方法能显著提高系统状态估计的准确性和可靠性,有效提高UWB/INS组合导航系统在实测环境下的适应能力。 展开更多
关键词 变分贝叶斯 超宽带(uwb) 惯性导航系统(INS) 紧组合 组合导航
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基于SimCLR-CIR-SC自主分类的时间卷积神经网络室内UWB定位方法
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作者 吴仕勋 王潇 +3 位作者 蓝章礼 徐凯 张淼 靳双 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第3期65-76,共12页
超宽带(UWB)技术因其高时间分辨率和强穿透能力,在室内定位领域受到广泛关注。然而,传统的UWB非视距识别与补偿定位方法难以准确描述复杂环境下的信道状态,导致定位准确度和精度不足。针对信道脉冲响应(CIR)数据的特点,借鉴对比学习的Si... 超宽带(UWB)技术因其高时间分辨率和强穿透能力,在室内定位领域受到广泛关注。然而,传统的UWB非视距识别与补偿定位方法难以准确描述复杂环境下的信道状态,导致定位准确度和精度不足。针对信道脉冲响应(CIR)数据的特点,借鉴对比学习的SimCLR框架进行特征提取,结合谱聚类(SC)原理提出了一种基于SimCLR-CIR-SC的自主分类方法。依据自主分类结果,设计了一种基于注意力机制的时间卷积神经网络(TCN-A)模型用于确定信道状态类别。进一步针对每一类信道状态类别,设计了一种TCN-A模型用于测距误差的预测。该误差用于补偿测量距离并衡量测距的权重,结合加权最小二乘(WLS)算法实现了未知节点的定位。实验结果表明,与现有3种聚类方法相比,所提出的SimCLR-CIR-SC方法实现了对信道状态的自主有效分类和标注。TCN-A分类模型准确度达到98.16%,优于现有的5种分类模型。此外,所提定位方法在3个锚点的平均误差达到0.57 m,相较于现有4种方法定位精度最少提升了31.3%,且随着锚点数量增加定位精度显著提高。 展开更多
关键词 uwb室内定位 信道状态识别 SimCLR-CIR-SC TCN-A WLS
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基于UWB与改进加权质心的矿井人机定位算法
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作者 徐慧琼 胡立锋 《金属矿山》 北大核心 2025年第3期196-201,共6页
矿井人机定位是矿山安全生产和智能矿山建设的重要技术手段,为提高井下人机定位的精度和稳定性,提出了一种基于超宽带(UWB)与改进加权质心的定位算法。该算法利用UWB信号的高时空分辨率和抗多径干扰能力,结合改进加权质心算法的低计算... 矿井人机定位是矿山安全生产和智能矿山建设的重要技术手段,为提高井下人机定位的精度和稳定性,提出了一种基于超宽带(UWB)与改进加权质心的定位算法。该算法利用UWB信号的高时空分辨率和抗多径干扰能力,结合改进加权质心算法的低计算复杂度特点,实现矿井环境中的人机定位。首先通过对UWB信号的到达时间进行测量,得到定位节点与锚节点之间的距离;再根据距离的不确定性,采用一种基于概率分布的权重计算方法,对每个锚节点赋予一个合理的权重;最后根据加权质心公式,计算出定位节点坐标。试验结果表明:与传统的加权质心算法和最小二乘算法相比,该算法具有更高的定位精度和更低的定位误差,为井下人机定位提供了一种新方法,对于提升矿井智能化水平有一定的意义。 展开更多
关键词 矿井人机定位 uwb 改进加权质心 智能矿山
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基于联合卷积变分自编码器和预测器的UWB定位算法
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作者 古玉锋 李真 +1 位作者 高世椿 黎程山 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第1期182-192,共11页
某室内三线自动驾驶轨道交通系统使用了超宽带(UWB)定位系统,车辆的高精度定位是提高其运行可靠性和调度效率的关键技术。基于UWB定位精度的分析,提出了一种基于联合卷积变分自编码器和预测器(VAE-CNN)的非视距鉴别、测距误差补偿与神... 某室内三线自动驾驶轨道交通系统使用了超宽带(UWB)定位系统,车辆的高精度定位是提高其运行可靠性和调度效率的关键技术。基于UWB定位精度的分析,提出了一种基于联合卷积变分自编码器和预测器(VAE-CNN)的非视距鉴别、测距误差补偿与神经网络定位误差补偿的三步UWB定位算法。首先,采集标签与基站的测距误差和信道脉冲响应(CIR)数据,训练VAE-CNN模型,根据原始CIR和重建CIR的可信度阈值剔除非视距测距值。其次,根据预测器的预测误差补偿原始测距值,使用最小二乘法计算坐标和该坐标相对于各个基站坐标的方向余弦,训练神经网络用于拟合定位误差与方向余弦的关系。在已公开的包含视距和非视距的UWB测距值和CIR数据集上,验证了VAE-CNN模型的非视距鉴别能力,评估了基于VAE-CNN模型的非视距鉴别和测距误差补偿对定位精度的提升效果;在不同测距方差下,基于车辆模拟运行轨迹,评估了定位误差补偿神经网络提高定位精度的效果。搭建了UWB定位系统,验证了动态定位中三步UWB定位算法的实际效果。结果表明,动态定位中,在完全视距环境中,算法的平均定位误差为28.68 mm,均方根定位误差为16.67 mm,最大定位误差为76.68 mm;存在非视距的环境中,算法的平均定位误差为38.73 mm,均方根定位误差为20.61 mm,最大定位误差为116.47 mm。由此可知,所提出的三步UWB定位算法具有精度高、成本低和稳定性好的优点,能满足所涉及的室内轨道交通的定位需求。 展开更多
关键词 三线室内轨道交通 uwb定位 卷积变分自编码器 非视距鉴别 误差补偿
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一种紧凑型四陷波UWB−MIMO天线的设计
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作者 李国金 马微 +1 位作者 马雨欣 李派 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第4期9-16,共8页
[目的]为解决舰船通信装置安装空间受限、其他装备干扰信号导致通信效率低的问题,提出一种紧凑型四陷波UWB−MIMO天线。[方法]将梯形进行裁剪和添加,接地板引入改进的波纹I形去耦结构,整体尺寸为36 mm×22 mm×1.6 mm。通过在辐... [目的]为解决舰船通信装置安装空间受限、其他装备干扰信号导致通信效率低的问题,提出一种紧凑型四陷波UWB−MIMO天线。[方法]将梯形进行裁剪和添加,接地板引入改进的波纹I形去耦结构,整体尺寸为36 mm×22 mm×1.6 mm。通过在辐射贴片上刻蚀倒U形狭缝、L−n形狭缝,在馈线旁左侧引入C形寄生枝节,在右侧引入U形寄生枝节,实现WLAN(5.15~5.85 GHz)、IEEE INSAT/超扩展C频段(6.1~6.53 GHz)、X频段(7.37~7.8 GHz)和无线电导航(RN)频段(9.15~9.7 GHz)共4个频段的陷波。[结果]仿真与测试结果表明,该天线工作频段为2.9~10.7 GHz,隔离度低于−20 dB,包络相关系数T_(ecc)<0.02。[结论]该天线在各方面特性良好,可以广泛应用于舰载无线通信设备中。 展开更多
关键词 天线 四陷波 波纹I形去耦结构 缝隙枝节 多输入多输出(MIMO) 超宽带(uwb)
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高隔离度的三陷波UWB-MIMO天线设计
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作者 南敬昌 苏东蕊 +2 位作者 高明明 潘俊汝 王艺扉 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第10期85-89,共5页
提出了一种具有高隔离度的三陷波超宽带(UWB)—多输入多输出(MIMO)天线,整体尺寸为23 mm×31 mm×1.6 mm。通过对辐射贴片底部两侧进行倒“W”型切角和窄化馈线,实现了UWB;将接地板改进为阶梯“T”型去偶结构,并开半圆形凹槽,... 提出了一种具有高隔离度的三陷波超宽带(UWB)—多输入多输出(MIMO)天线,整体尺寸为23 mm×31 mm×1.6 mm。通过对辐射贴片底部两侧进行倒“W”型切角和窄化馈线,实现了UWB;将接地板改进为阶梯“T”型去偶结构,并开半圆形凹槽,实现了较高隔离度;在馈线上刻蚀类“回”字型缝隙、在辐射贴片上刻蚀“U”型缝隙以及在右侧加载类“U”型寄生枝节,实现了WLAN(5.15-5.85 GHz)、X波段(7.25-7.75 GHz)和国际电信联盟(ITU)(8.01-8.5 GHz)3个频段的陷波。仿真与测试结果表明:该天线工作频段为3.09-12 GHz(相对带宽达到118%),隔离度小于-21.55 dB,包络相关系数(ECC)小于0.01,辐射效率高,辐射特性良好,设计的天线可以广泛应用于无线通信系统领域中。 展开更多
关键词 超宽带—多输入多输出 三陷波 高隔离度 类“U”型枝节 半圆形凹槽
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轨道交通巡检机器人UWB定位方法研究 被引量:1
7
作者 刘晓卉 郭文浩 耿明 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第4期184-189,共6页
轨道交通基础设施巡检机器人进行病害巡检作业时,应满足精确定位需求。这里采用基于时间到达(Time of Arrive,TOA)的超宽带(Ultra Wide Band,UWB)定位方法,提出了一种基于轨道约束的级联定位算法,通过最小二乘法获得机器人估计位置并作... 轨道交通基础设施巡检机器人进行病害巡检作业时,应满足精确定位需求。这里采用基于时间到达(Time of Arrive,TOA)的超宽带(Ultra Wide Band,UWB)定位方法,提出了一种基于轨道约束的级联定位算法,通过最小二乘法获得机器人估计位置并作为初始值,用轨道约束条件对定位误差进行Taylor展开,迭代求解出精确位置。仿真分析显示,应用基于轨道约束的UWB定位算法,巡检机器人在视距环境下定位精度可达10cm。通过地铁轨道区间的典型应用场景验证,巡检机器人定点及连续运动的定位精度优于20cm,可面向轨道交通巡检机器人的定位工程应用。 展开更多
关键词 地铁 uwb定位 试验研究 巡检机器人
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不同煤岩及混合介质中UWB电磁波传播衰减特性试验研究
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作者 郑学召 黄渊 +4 位作者 孙梓峪 郭军 张铎 蔡国斌 童鑫 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第S1期66-75,共10页
人员搜寻定位是矿山救援的基础,超宽带(UWB)雷达可穿透砖混墙、煤、岩等非磁性介质,实现障碍物后的人员探测定位,超宽带雷达探测技术有望解决矿山遮蔽环境人员探测定位难题。为明晰UWB电磁波在煤岩介质中的衰减特性,基于电磁波传播理论... 人员搜寻定位是矿山救援的基础,超宽带(UWB)雷达可穿透砖混墙、煤、岩等非磁性介质,实现障碍物后的人员探测定位,超宽带雷达探测技术有望解决矿山遮蔽环境人员探测定位难题。为明晰UWB电磁波在煤岩介质中的衰减特性,基于电磁波传播理论,推导得出煤岩介质中电磁波有效传播距离和衰减系数计算式,得出有损介质环境中的UWB电磁波衰减系数与介质相对介电常数、电导率成正相关。并利用射频信号衰减系统开展UWB电磁波在4种厚度(30、60、90、120 cm)的褐煤、瘦煤、砂岩、石灰岩及煤岩混合(混合比例3∶7、7∶3)介质中的传播衰减试验。试验结果表明:(1) UWB电磁波能量均随着煤岩介质厚度的增加而减小,介质中电磁波能量幅值波形会产生多次间隔接近的振荡,且减小幅度依次降低,表明UWB电磁波能量衰减与煤岩介质厚度成正相关。(2)煤岩分层混合介质中的电磁波能量衰减取决于煤、岩介质的衰减和煤、岩占比情况,电磁波在煤岩混合介质中的衰减近似于单一煤、岩介质的衰减叠加,具体为穿透分层混合煤岩介质的电磁波衰减程度与电磁波在煤、岩单一介质中的衰减程度及煤、岩占比成正相关。(3) UWB电磁波能量峰值随煤岩厚度增加往低频区域偏移。不同厚度下,穿透煤岩介质的UWB电磁波均有对应低频频率的能量峰值,其中穿透120 cm瘦煤及瘦煤砂岩、瘦煤石灰岩混合介质的UWB电磁波在低频区和中心频率处出现2个相同峰值的波峰,说明在衰减幅度较弱的煤岩介质中存在多个最佳探测频率。试验结果可为面向矿山救援的UWB雷达生命信息探测技术相关基础研究及设备研发应用提供借鉴。 展开更多
关键词 uwb电磁波 煤岩介质 分层混合 正负峰值 传播衰减
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UWB测距误差建模及其长期改正精度研究
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作者 崔晓航 李得海 +5 位作者 赵春梅 秘金钟 吴文坛 陈永立 王洪杰 王维帅 《导航定位学报》 北大核心 2025年第1期30-38,60,共10页
针对超宽带(UWB)技术室内高精度定位测距易受信号往返时延测量误差影响的问题,研究UWB测距误差建模及其长期改正精度:构建UWB测距误差模型,并利用建模系数研究跨天、周、季UWB测距误差改正效果;然后提供不同模型的建模精度和不同跨天间... 针对超宽带(UWB)技术室内高精度定位测距易受信号往返时延测量误差影响的问题,研究UWB测距误差建模及其长期改正精度:构建UWB测距误差模型,并利用建模系数研究跨天、周、季UWB测距误差改正效果;然后提供不同模型的建模精度和不同跨天间隔下的改正精度。实验结果表明:原始UWB测距值经过系统误差建模后精度可提升约3倍,二次多项式建模精度略优于一次多项式;利用模型系数跨天、周、季改正UWB测距误差,模型改正后测距精度可提升2~3倍,且一次多项式和二次多项式改正精度无显著差异;随着跨天间隔增加,利用模型系数跨天改正UWB测距的残差中误差未出现一致增大趋势;利用模型系数对长期定位实验测距误差进行补偿改正,改正前后定位精度变化与测距误差改正前后一致,验证了误差改正模型对定位精度提升的有效性。 展开更多
关键词 超宽带(uwb)技术测距 误差分析 误差建模 二次多项式 多期改正
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基于RCTLS-ADMM的UWB巷道内掘进机定位方法
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作者 李之奇 刘振宇 《电子测量技术》 北大核心 2025年第12期99-107,共9页
煤矿巷道内智能化综掘是全球煤炭开采领域重要的研究方向,对于实现深层煤矿安全高效开采具有重要意义。悬臂式掘进机作为井下综掘的核心装备,其关键节点精准定位是实现智能化综掘亟待解决的技术难题。针对现阶段掘进机定位精度较低和鲁... 煤矿巷道内智能化综掘是全球煤炭开采领域重要的研究方向,对于实现深层煤矿安全高效开采具有重要意义。悬臂式掘进机作为井下综掘的核心装备,其关键节点精准定位是实现智能化综掘亟待解决的技术难题。针对现阶段掘进机定位精度较低和鲁棒性差的问题,提出了正则化约束总体最小二乘法(RCTLS)和交替方向乘子法(ADMM)融合的到达时间差(TDOA)定位算法,构建了基于超宽带(UWB)技术的巷道内掘进机定位系统。考虑解析类TDOA算法容易受到测距误差的影响陷入局部最优解,提出将解析算法闭式解作为ADMM初值,利用双辅助变量对目标函数进行迭代实现掘进机核心节点定位。试验结果表明,在UWB基站和标签测距误差较大时,RCTLS-ADMM在狭长空间将X轴、Y轴和Z轴定位平均误差分别从0.159 m、0.154 m和0.167 m降低到0.139 m、0.133 m和0.141 m,定位精度分别提高了12.57%、13.64%和15.57%。提出的巷道内掘进机定位策略为实现掘进机自主导控提供了重要参数,具有实际应用价值。 展开更多
关键词 uwb TDOA 交替方向乘子法 RCTLS 智能化掘进 定位算法 鲁棒性
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面向矿山救援的UWB雷达人员定位研究现状及展望 被引量:1
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作者 郑学召 马佳文 +3 位作者 黄渊 李强 任婧 刘钰 《工矿自动化》 北大核心 2025年第4期9-18,共10页
超宽带(UWB)雷达穿透能力强,分辨率高,可穿透煤岩等非磁性矿井坍塌物探测并定位后方被困人员。介绍了UWB雷达定位原理及其在矿山救援中的应用。从雷达定位方法、动静态目标定位、单多目标定位3个方面系统梳理了UWB雷达人员定位技术的研... 超宽带(UWB)雷达穿透能力强,分辨率高,可穿透煤岩等非磁性矿井坍塌物探测并定位后方被困人员。介绍了UWB雷达定位原理及其在矿山救援中的应用。从雷达定位方法、动静态目标定位、单多目标定位3个方面系统梳理了UWB雷达人员定位技术的研究现状。指出目前该技术在矿山救援领域应用存在的问题:(1)在大厚度、非均匀、不连续介质环境中定位误差较大,有效探测距离有限。(2)非视距环境下,雷达回波信号较弱且杂波干扰显著,导致微动目标探测定位精度低,动态目标实时定位误差大。(3)多目标信号相互干扰和遮挡效应影响定位精度。对未来面向矿山救援的UWB雷达人员定位技术研究趋势作出展望:(1)通过构建跨模态信息融合模型、开发高适应性信息处理方法等优化UWB雷达定位系统,提升系统对矿井灾后环境的适应性。(2)改进动静态目标定位算法,结合贝叶斯网络或深度信念网络融合静态和动态目标特征,构建基于目标状态切换的综合定位模型,提升对动静目标综合定位的适用性。(3)改进UWB雷达回波处理算法,结合自适应波束成形技术、多输入多输出技术及优化的K-means++或熵分析分层算法,有效区分多目标位置信息,并通过大量模拟实验检验其在复杂环境中的适应性和可靠性。 展开更多
关键词 矿山应急救援 uwb雷达 人员定位 动态目标定位 多目标定位
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铁路下顾及NLOS遮挡的UWB基站布设优化方法
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作者 李颖奇 王生亮 +3 位作者 张宝成 张洋 许刘晴 张督 《导航定位学报》 北大核心 2025年第4期156-167,共12页
针对现有室内复杂大场景中超宽带(UWB)基站布局优化方法难以平衡兼顾非视距(NLOS)标签的可定位范围、精度和成本等问题,提出一种顾及NLOS遮挡的UWB基站布设多目标联合优化方法:根据目标区域内UWB基站的NLOS传播情况判断所有可定位点;然... 针对现有室内复杂大场景中超宽带(UWB)基站布局优化方法难以平衡兼顾非视距(NLOS)标签的可定位范围、精度和成本等问题,提出一种顾及NLOS遮挡的UWB基站布设多目标联合优化方法:根据目标区域内UWB基站的NLOS传播情况判断所有可定位点;然后将可定位区域的平面精度稀释因子(HDOP)、可定位空间覆盖率、克拉美罗界(CRB)和布站成本加权求和作为目标函数;最终使用基于莱维飞行策略的改进雪消融算法(LFSAO)求解基站最优布设位置。实验结果表明,该方法布站优化后,站点一层最佳的16基站方案相比于基站数目最少的9基站方案,覆盖率从43.5%提升到99.7%,HDOP值下降18.7%,CRB值下降27.9%;站点二层中最佳的18基站方案相比于基站数量最少的8基站方案,覆盖率从87.1%提升到99.6%,HDOP值下降43.5%,CRB值下降66.0%;该方法具有良好的实用价值。 展开更多
关键词 超宽带(uwb) 铁路站点 布局优化 非视距(NLOS) 雪消融优化算法(SAO)
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UWB基站网形优化模型与快速搜索算法
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作者 韩忠倫 徐彦田 +2 位作者 李庚辰 王春杨 曲麒霖 《导航定位学报》 北大核心 2025年第3期130-137,共8页
针对室内复杂环境、基站网形优化搜索时间长的问题,提出一种基于位置精度衰减因子(PDOP)及UWB(超宽带)测距误差模型的基站网形优化数学模型:分别采用粒子群算法、遗传算法、模拟退火算法、遍历法对模型进行网形方案求解,得到PDOP值分别... 针对室内复杂环境、基站网形优化搜索时间长的问题,提出一种基于位置精度衰减因子(PDOP)及UWB(超宽带)测距误差模型的基站网形优化数学模型:分别采用粒子群算法、遗传算法、模拟退火算法、遍历法对模型进行网形方案求解,得到PDOP值分别为2.040 6、2.069 7、2.052 6、2.073 2,PDOP值大小相当;计算效率上,粒子群优化(PSO)算法相比较遗传算法提高40%,相比较模拟退火算法提高200%;综合比较,粒子群算法能更快速并准确地求解出布网方案。实验结果表明,优化网形平均定位误差为0.084 9 m,经验布设网形为0.114 3 m,定位精度可提高25.72%。 展开更多
关键词 超宽带(uwb) 基站布设 位置精度衰减因子(PDOP) 粒子群优化(PSO) 三维(3D)场景
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基于UWB的铁路营业线施工要素定位与风险防控研究
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作者 朱涨鑫 谢以顺 +3 位作者 铁栋 李超男 茅建校 王浩 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第2期60-66,共7页
为解决铁路营业线施工要素管理依赖于人工、风险管控滞后的问题,基于超宽带技术(UWB)提出一种施工机械、人员的定位与风险防控方法,并结合地理信息系统(GIS)建立可视化管控平台。以某上跨铁路营业线桥梁工程为研究对象,根据施工区域营... 为解决铁路营业线施工要素管理依赖于人工、风险管控滞后的问题,基于超宽带技术(UWB)提出一种施工机械、人员的定位与风险防控方法,并结合地理信息系统(GIS)建立可视化管控平台。以某上跨铁路营业线桥梁工程为研究对象,根据施工区域营业线施工的分级管控需求,优化布置了UWB基站和电子围栏边界,为施工要素配置定位标签,然后根据TDOA定位原理实现施工要素的定位,由定位坐标计算人员距离施工机械、电子围栏间的距离,与预设的阈值对比,进行安全风险分级预警,据此设计了施工机械防撞和电子围栏的分级预警方法。在上述基础上,将人员和机械的位置信息以及安全风险分级预警信息等集成至地理信息系统(GIS),在GIS平台实现实时查看人员和机械的具体位置以及自动对安全预警信息进行推送。在实际工程应用中,该施工要素的定位与风险预警方法效果良好,可以有效增强施工场地的安全性。结果表明,本文设计方法可以实现人员与机械的实时定位展示以及安全预警的自动推送,有效提高铁路营业线施工的智能化安全监管效率,弥补目前在施工场地人员巡视安全方面的不足。 展开更多
关键词 铁路营业线 超宽带 施工要素定位 TDOA 风险防控 GIS
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基于UWB-IMU的设施园艺移动平台组合定位方法
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作者 丁俊杰 许成果 +6 位作者 罗志涛 郑恩来 陈凤 章永年 施印炎 沈成 汪小旵 《农业工程学报》 北大核心 2025年第7期64-73,共10页
为解决设施场景下遮挡严重所致的电驱移动平台定位精度低、稳定性差的问题,该研究设计了基于超宽带(ultra wide band,UWB)和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)的组合定位方法,并提出基于卡尔曼滤波的自适应抗差组合定位算法(... 为解决设施场景下遮挡严重所致的电驱移动平台定位精度低、稳定性差的问题,该研究设计了基于超宽带(ultra wide band,UWB)和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)的组合定位方法,并提出基于卡尔曼滤波的自适应抗差组合定位算法(adaptive robust combination positioning algorithm,ARCPA)。首先,针对单传感器定位误差大的问题,搭建基于UWB与IMU两种传感器的组合定位系统;其次,为精准检测UWB数据的非视距误差,设计差分距离非视距误差检测滑动窗口;最后,为抑制卡尔曼滤波中的量测噪声,采用余弦重启函数实时调整渐消因子,并引入位置精度因子权值修正抗差因子。为验证所提定位方法的有效性,搭建设施园艺电驱移动平台和实时定位系统,并进行仿真与实车定位试验。试验结果表明,采用所提UWB-IMU组合定位方法的均方根误差为6.63 cm,比单传感器的定位误差降低了81.92%,相比于经典卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波、粒子滤波与自适应抗差卡尔曼滤波算法,所提ARCPA算法的均方根误差分别降低50.15%、74.63%、60.01%、60.88%、28.34%。研究结果可为设施园艺环境下的定位导航提供理论依据和实施方案。 展开更多
关键词 超宽带 设施园艺 组合定位 电驱移动平台 自适应抗差滤波
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基于DS证据理论的井下UWB/LiDAR组合定位方法
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作者 姚肃良 孟玮 《工矿自动化》 北大核心 2025年第8期74-79,122,共7页
激光雷达(LiDAR)和超宽带(UWB)是目前常用的井下定位技术。针对在矿井巷道等结构特征稀疏且连续重复的场景下,单一LiDAR定位因几何约束信息不足而导致定位偏差、UWB定位易受非视距(NLOS)误差影响导致定位精度下降的问题,提出一种基于DS... 激光雷达(LiDAR)和超宽带(UWB)是目前常用的井下定位技术。针对在矿井巷道等结构特征稀疏且连续重复的场景下,单一LiDAR定位因几何约束信息不足而导致定位偏差、UWB定位易受非视距(NLOS)误差影响导致定位精度下降的问题,提出一种基于DS证据理论的井下UWB/LiDAR组合定位方法。以信道统计参数中的信号能量作为特征参数,采用核密度估计法进行特征提取;依据提取的能量特征,采用模拟退火−支持向量机(SA−SVM)对NLOS环境进行识别,实现对UWB定位中NLOS误差的有效处理;采用DS证据理论对UWB和LiDAR定位数据进行融合,以提高定位精度。在某煤矿井下巷道进行实验,结果表明:SA−SVM对NLOS环境的识别准确率达94%;基于DS证据理论的UWB/LiDAR组合定位方法的最大误差为1.07350 m,最小误差为0.00205 m,平均误差为0.25934 m,标准差为0.11005 m,均方根误差为0.33108 m,优于UWB定位、LiDAR定位和基于扩展卡尔曼滤波的组合定位方法。 展开更多
关键词 井下定位 uwb定位 LiDAR定位 DS证据理论 组合定位
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UWB技术定位系统在煤矿井下的应用
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作者 武瑞杰 《中国矿业》 北大核心 2025年第S1期212-215,共4页
煤矿井下环境恶劣,巷道复杂,危险因素多,作业风险程度非常高,其安全生产一直是社会关注的焦点。为保证井下作业安全,煤矿企业积极引进UWB技术定位系统,发挥其高精度、强抗干扰能力等优势,可对井下人员准确定位,实施瓦斯检测,还可应用于... 煤矿井下环境恶劣,巷道复杂,危险因素多,作业风险程度非常高,其安全生产一直是社会关注的焦点。为保证井下作业安全,煤矿企业积极引进UWB技术定位系统,发挥其高精度、强抗干扰能力等优势,可对井下人员准确定位,实施瓦斯检测,还可应用于煤矿所在区域综合检测,促使开采工作顺利推进。 展开更多
关键词 煤矿井下作业 uwb技术定位系统 高精度 抗干扰 实时监测
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基于UWB二维信道状态信息的室内人员摔倒检测方法
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作者 王萍 高娇娇 +2 位作者 张振亚 殷涛 王文凯 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第2期155-159,共5页
针对现有摔倒检测方法存在的隐私保护度不够、准确率不高及可穿戴要求高等问题,提出一种基于超宽带(UWB)雷达和深度学习的摔倒检测方法。该方法使用一种商用UWB雷达信号采集板采集2D信道状态信息(CSI)数据。经小波去噪后,通过深度神经网... 针对现有摔倒检测方法存在的隐私保护度不够、准确率不高及可穿戴要求高等问题,提出一种基于超宽带(UWB)雷达和深度学习的摔倒检测方法。该方法使用一种商用UWB雷达信号采集板采集2D信道状态信息(CSI)数据。经小波去噪后,通过深度神经网络(DNN)模型进行人员摔倒检测。其中,2D CSI数据由快时间和慢时间2个维度构成,所构造的深度神经网络模型由卷积神经网络(CNN)、长短记忆(LSTM)网络及全连接神经网络(FCN)三部分组成。最后,在高校科研实验室环境下,开展了实测实验以验证方法性能。结果表明:使用UWB2D CSI数据对室内人员摔倒检测具有较好检测性能,检测准确率可达97%;通过实验探讨了2D CSI窗口步长和设备安装位置对方法性能的影响。 展开更多
关键词 摔倒检测 超宽带雷达 二维信道状态信息 深度神经网络
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高压实验室复杂环境下的人员UWB定位算法研究
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作者 张锦 王琦 +3 位作者 童悦 王昱晴 杨国泰 夏天 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第7期149-154,共6页
为预防高压带电作业实验室复杂环境下的人员安全风险,提出了一种基于超宽带(UWB)技术的室内人员高精度定位方法,首先对信号飞行时间的求解模型进行优化,以消除时钟偏移引入的测距误差;然后采用改进的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波器抑制非... 为预防高压带电作业实验室复杂环境下的人员安全风险,提出了一种基于超宽带(UWB)技术的室内人员高精度定位方法,首先对信号飞行时间的求解模型进行优化,以消除时钟偏移引入的测距误差;然后采用改进的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波器抑制非视距(NLOS)随机噪声,一是引入模糊调节因子对观测噪声协方差估值器进行修正,以避免滤波发散;二是利用新息向量构建NLOS判定依据,检测并自动舍弃异常观测值,以提升滤波精度。实验结果表明,与标准卡尔曼滤波法相比,本文提出的优化算法能显著提升NLOS环境下的定位精度及抗干扰能力,静态定位均方根误差(RMSE)最大值为6.84 cm,定位精度提高了约29.6%;动态定位平均误差为30.82 cm,定位精度提高了约35.6%,可有效满足高压实验室复杂环境下的人员定位需求。 展开更多
关键词 超宽带定位 非视距误差 信号飞行时间 自适应卡尔曼滤波
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交点分类融合自适应卡尔曼滤波的UWB定位算法
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作者 张永贤 陈晶旗 管风景 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第5期51-58,共8页
针对使用超宽带(ultra-wideband, UWB)技术在室内定位中受到非视距影响,导致定位精度下降问题,提出基于交点分类求解出标签的位置坐标,再融合到协方差自适应卡尔曼滤波后得出最优标签位置坐标,降低定位误差。交点分类是以基站为圆心、... 针对使用超宽带(ultra-wideband, UWB)技术在室内定位中受到非视距影响,导致定位精度下降问题,提出基于交点分类求解出标签的位置坐标,再融合到协方差自适应卡尔曼滤波后得出最优标签位置坐标,降低定位误差。交点分类是以基站为圆心、标签到基站之间的距离为半径,构成一个基站圆,以基站圆与基站圆之间的交点个数进行分类,对不同个数的交点分别采用直线相交、加权圆、加权质心等方法,求解出标签的位置坐标,记为粗定坐标,通过引入残差对卡尔曼滤波中系统过程噪声参数和测量噪声参数调整优化,再利用二段式引入遗忘因子,更新协方差矩阵,标签的粗定坐标作为协方差自适应卡尔曼滤波算法中的输入值,进而得到标签的最优位置坐标。实验结果表明,最大定位误差为14.2 cm,平均误差为7.65 cm,总体误差的方差为2.47 cm,提升了超宽带在室内定位的精度和稳定性,能够满足室内定位的需求。 展开更多
关键词 室内定位 超宽带 交点分类 噪声参数 自适应卡尔曼滤波
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