UWB机器人定位之TDOA

uwb · 发表于 2020-7-6 16:00:03

蓝点无限发表于 2020-6-29 10:54
TDOA 我们也在做，借你的帖子，也分享下
TDOA精度相对于TWR要差一些，我们目前测试TDOA精度如下：

这几天我们仔细分析了下我们这个系统定位位置波动的来源，其中很大一个因素是和DWM1000芯片的测距随距离不同具有不同的偏差有关，这个波动最大可到20cm左右变化。

从你们的实现方式和结果来看，估计你们也有这个问题，当前我们正在想办法对这个偏差进行补偿。

uwb · 发表于 2020-7-6 20:01:24

蓝点无限发表于 2020-7-6 19:20
TDOA不会测距吧

1. 这句话的意思是，DW1000的时间戳误差和距离有关，否则双向测距的偏移也不会和距离大小有关，具体的内容可参考DW1000双向测距文档说明

2. 如果时间戳误差和发送，接收两者的真实距离有关，不管是TWR模式，还是TDOA模式，理论上都会受到这个影响，而我们最近的实验也的确发现了一些现象，很大可能和这个有关

3. 如果不能补偿这个误差大小，原则上就不可能稳定获得<10cm的定位误差

uwb · 发表于 2020-7-6 21:24:34

蓝点无限发表于 2020-7-6 20:40
我知道在双向测距有个补偿参数。

但是在TDOA中，这个算法正常不会出距离。如果需要补偿，尝试通过获 ...

差不多就这个意思吧，无论是在TWR或TDOA中，都会有一个和距离或RSSI相关的偏移

在我们的实验中，的确出现了一些很难修正的TDOA偏差，类似于TWR中的距离偏差，目前这个数值大约有正负10cm左右波动，目前我们正在确认是否还有其它因素影响，不过目前看起来这个距离/RSSI偏差可能是最大原因

你们的TDOA模式，由于Tag与Anchor，以及不同Anchor间的距离不完全相同，这个误差原则上同样影响你们最终的结果，因而我就问下你们是否有评估过该误差或进一步对其进行抑制和修正

uwb · 发表于 2020-7-6 22:55:43

蓝点无限发表于 2020-7-6 22:29
目前我们还没考虑去做这个校正。

下面是我们的演示视频，可以参考:https://www.bilibili.com/video/B ...

看了下视频，感觉总体上来说很不错

细节上，
1. 轨迹趋势大体上符合实际路线，不过感觉有好几次出现了很大的偏差和跳变（估计至少大于1m，没登陆B站，看不了高清视频，所以不能确定具体偏差有多大）
2. 能不能加个30s左右的静态测试，在实验开始，中间，和结束时

uwb · 发表于 2020-7-6 23:24:13

蓝点无限发表于 2020-7-6 23:12
看了几遍，最大误差点应该是这个地方

嗯，我也看到这个地方了，存在连续多个点的较大偏差

uwb · 发表于 2020-7-8 15:24:44

tismily 发表于 2020-7-8 11:26
你这个下行的模式，对于多个网络组网的时候应该不好搞，比如一个场地，中间有一根柱子，你要做基站选择？ ...

1. 目前我们主要针对工厂，园区等中等规模，稍微空旷点的场景优化，至于你说的柱子遮挡等问题，我们系统后端维护有相关的鲁棒性的噪点过滤模块支持，且另一方面后期我们会利用平面CAD地图来加入外部先验信息进行融合
2. 时钟这块，我们不是采用传统的那种分级时钟同步的机制，而是设计了一种私有的全局时钟（没有一级，二级等时钟节点的概念）/分级组网，的协议和算法，可抑制你说的时钟误差放大问题，保证相邻区域尽可能不会有大的时间跳变
3. 基站的拓扑这块，目前我们没做太多优化，采用通用原则进行普通安装和测试，我们的目标就是最终减小对安装的高要求，理想上是小场景下30分钟内的安装和开箱即用

uwb · 发表于 2020-7-8 15:32:55

tismily 发表于 2020-7-8 11:30
单个网络的误差来源于时钟同步的误差，不过一般可以控制在100ps左右吧。单个网络另一个就是天线延迟的补偿 ...

时钟同步误差我们测试下来发现大致可控制在0.2ns左右，对于10cm左右的机器人定位导航需求来说是勉强满足的，天线延迟我们有专有的协议和算法来进行补偿，大体上也能取得至少80%的补偿效果

不过最大的问题现在感觉就是距离和天线方向对测量时间戳的影响，这块是我们目前最棘手的问题，处理方式：
1. 通过大量测量来建立距离/RSSI/方向等和接收时间戳偏差值的关系，然后进行补偿，成本太高，也不适合我们想要的开箱即用的实际思路，暂时不考虑
2. 通过手动测量基站位置和部分基站间的距离来实现部分修正和消除，我们正在考虑这种（这里说测量基站位置是因为，我们最终的设计目标是不需要对所有基站进行位置测量来减少安装时间和代价）
3. 其它...

uwb · 发表于 2020-7-8 15:40:39

目前为止，对我们这个为机器人和人机协作定位导航的系统所需要的精度来说，最大的问题还是距离和天线方向所引起的误差，其它包括时间同步，延迟校准和修正补偿，位置自测量和标定等，我们都有专有的协议和算法来进行自动实现（目前的初步实验已验证），反而不是我们目前面对最大困难

uwb · 发表于 2020-7-8 17:37:59

tismily 发表于 2020-7-8 16:50
你们应该是每3个基站定位一块区域吧？其他的我还真想不到你们怎么弄的

正如我在前面所说，我们没有进行具体的划分定位区域，全局一体化，标签可利用接收范围内的所有基站信息进行定位

uwb · 发表于 2020-7-8 17:39:52

tismily 发表于 2020-7-8 16:57
基站与标签之间的晶振频偏也是要考虑的，不然相对位置的精度有了，绝对精度也是达不到。我怀疑你们绝对精 ...

基站和标签频率差必然需要考虑，我们在标签端对其相对系统全局时钟的频率偏差进行了补偿和估计，大致可以做到2ppb的偏差范围

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