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無線同步&實(shí)時(shí)自主位置解算： TJ-UWB定位系統(tǒng)性能分析

2018-09-21 21:44:02·  來源：同濟(jì)智能汽車研究所  作者：V2X及定位研究室  
　

2定位目標(biāo)的數(shù)量及定位頻率方面
這方面，TJ-UWB全面超越目前主流的UWB定位系統(tǒng)。

主要的原因是，目前主流的UWB定位系統(tǒng)需要利用同步控制器來實(shí)現(xiàn)全部移動站（標(biāo)簽）、基站（錨點(diǎn)）之間的時(shí)間同步，即便像目前有的供應(yīng)商號稱的能夠到上萬次的掃描，分配到以后數(shù)量眾多的移動站（標(biāo)簽），定位頻率是成反比關(guān)系。

舉例來說，如果場地內(nèi)有300輛車，系統(tǒng)容量為10000Hz，則單車定位頻率最大只能做到10000/300=33HZ；而且，這300輛車位置的計(jì)算，全部需要同一臺服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)，由計(jì)算帶來的延遲也不能忽略。如果還要把計(jì)算結(jié)果反饋給車輛，通信的壓力和延遲更加明顯。如果要保證定位質(zhì)量和定位頻率，只能限制車輛的數(shù)量。

而TJ-UWB，只需要通過無線信號實(shí)現(xiàn)基站間的時(shí)間同步；移動站（標(biāo)簽）只要接收基站（錨點(diǎn)）發(fā)出的信號即可，并且位置解算也是在各個(gè)車載端自身實(shí)現(xiàn)。這樣，車輛的數(shù)量可以沒有限制；定位的頻率在不同車之間不需要分配，可以穩(wěn)定保持100HZ甚至以上。

圖2 單車定位頻率對比

相比較，TJ-UWB無論是在定位目標(biāo)的數(shù)量、定位頻率的穩(wěn)定性方面，有較大優(yōu)勢。


3定位的精度方面
1. 靜態(tài)定位精確度


圖3 靜態(tài)定位數(shù)據(jù)

某位置點(diǎn)在坡道上， 共采集了20秒左右（2000個(gè)點(diǎn)）；

經(jīng)過Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)，數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布：

定位精確度為6.2cm RMS， 即
68.3%的點(diǎn)落在半徑為6.2cm的圓內(nèi)，
95.4%的點(diǎn)落在半徑為12.4cm的圓內(nèi)。

2. 動態(tài)

圖4動態(tài)定位數(shù)據(jù)

方法：通過多次項(xiàng)擬合，平移來估計(jì)軌跡點(diǎn)橫向分布寬度。

效果： 橫向波動基本上都在±10 cm之內(nèi) （95%概率）

這和靜態(tài)定位精確度可以相互印證。動態(tài)精確度橫向估計(jì)比較容易,而縱向暫時(shí)無法估計(jì)，但根據(jù)誤差產(chǎn)生的隨機(jī)性和各向同性，應(yīng)該和橫向基本一致；

參照目前主流供應(yīng)商給出的定位精度5~15cm[1][2][3]，TJ-UWB能夠在真正實(shí)現(xiàn)無線同步的情況下，做到中上水平，實(shí)屬不易。
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