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标题: UWB机器人定位之TDOA [打印本页]

作者: uwb 时间: 2020-6-28 16:19
标题: UWB机器人定位之TDOA
本帖最后由 uwb 于 2020-8-12 14:32 编辑

最近项目原型初步完成，正在进行相关的精度，定位频率，定位延时等的测试，过程中也遇到很多困难，该贴的目地是作为一个交流区，大家分享各自的项目成果，问题，以及经验等。

先分享下我们的项目方案和初步结果：
1. 项目方案：
      方案采用客户端模式（被动式）TDOA方案，（服务器端模式和客户端模式比较如下）
      服务器端模式：标签发送信号，基站接收并送往服务器完成位置计算

(, 下载次数: 991)
      客户端模式：基站发送信号，标签接收并在本地完成位置计算
       (, 下载次数: 992)

2. 初步结果：

1. 定位精度：～30cm，最大波动100cm
1. 定位精度(2020.08更新)：～15cm，视距下最大波动~30cm，非视距情形暂时未大量测试获取统计结果

2. 定位频率：10-50Hz

3. 定位延迟：<5ms

4. 用户容量：无限制

问题讨论：
目前我们的测试和优化主要关注在定位精度上面，为适合进行机器人定位，目标精度应<10cm
大家有没有同样做TDOA定位的，可以分享下你们目前的最高精度。（同样也欢迎做基于TOF方案的进行分享和比较）

相关博客测试结果：
UWB定位实验 - 晶振时钟频率偏移测试

UWB定位实验 - 客户端模式(被动式)TDOA定位精度测试

补充：

2020-08-05：分享下我们的方案在室内环境下的静态和动态实测效果，系统基站5个，定位频率10-50Hz，延迟~3ms
更多详细细节可查看博客：客户端模式(被动式)TDOA定位精度测试

基站部署：
(, 下载次数: 996)
静态定位效果（4个不同测试点位置，第一个位置位于网络内部，其余三个位于网络边界处）：
(, 下载次数: 975) (, 下载次数: 984)
(, 下载次数: 924) (, 下载次数: 986)
动态定位效果(GIF图片，时长大约1min，可点击放大观看)：
(, 下载次数: 956)

作者: 蓝点无限 时间: 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：

A .静态测试结果
1 定位区域1.6 *1.6m，基站摆放(0,0) (1.6,0) 和（0.8 1.9），同步时钟（0.8 0.8），分别在同步时钟上下左右各测试4个点。以标签坐标再绘制圆，圆的半径是30cm
(, 下载次数: 831)
2 定位区域7 *7m，基站摆放(0,0) (7,0) 和（3.5 ，8.45），同步时钟（3.5 3.5），分别在同步时钟上下左右各测试4个点。以标签坐标再绘制圆，圆的半径是40cm
(, 下载次数: 867)
由于基站标签放置离地面15cm左右，最上面结果出现分层，可能是多径干扰。每个区域测试500个点左右，基本很集中。

B 动态测试
动态测试效果较差，由于玩具小车临时罢工，我自己在定位区域内手持标签走动，标签与基站高度差较大，不加滤波的情况，定位结果随机性非常大。加kalman滤波后，轨迹比较清晰

(, 下载次数: 851)

作者: uwb 时间: 2020-6-29 13:55

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：

1. 请问你们是用什么方案？客户端模式 or 服务器端模式
2. 从静态测试结果上看，我们的和你们这个很接近，我们测试场景大致为4x6m，基站和标签高度差大致范围0-1m内
3. 动态场景测试下波动较大，最大可到1m，然而我们没有真值作参考，所以精确误差还不确定
4. 关于使用滤波器结果，如果滤波器使用裸数据做观测，效果很差，甚至可能发散(具体原因还待确定，可能是程序问题，可能是滤波这种输入用法本身就不合适)，而如果滤波器使用TDOA的3D位置坐标做观测，可能可以避免发散的问题，不过我们还没做这种模式

作者: uwb 时间: 2020-6-29 13:57
另外，据有人说Decawave提供的TDOA方案可以实际测试中达到~10cm的精度，不知道有人做过实测没有，希望可以分享下

作者: 蓝点无限 时间: 2020-6-29 14:12

uwb 发表于 2020-6-29 13:55
1. 请问你们是用什么方案？客户端模式 or 服务器端模式
2. 从静态测试结果上看，我们的和你们这个很接近 ...

你说的客户端模块服务器端模式是什么意思？

静态测试，加滤波器，我们做的应该能到10cm。加滤波器需要增加刷新频率，不然运动起来，会产生严重拖尾

作者: 蓝点无限 时间: 2020-6-29 14:16

蓝点无限发表于 2020-6-29 14:12
你说的客户端模块服务器端模式是什么意思？

静态测试，加滤波器，我们做的应该能到10cm。加滤波器需 ...

加滤波和不加滤波对比
(, 下载次数: 827)

加滤波器后，运动起来会产生拖尾
(, 下载次数: 839)

作者: uwb 时间: 2020-6-29 15:38
本帖最后由 uwb 于 2020-6-29 16:07 编辑

蓝点无限发表于 2020-6-29 14:12
你说的客户端模块服务器端模式是什么意思？

静态测试，加滤波器，我们做的应该能到10cm。加滤波器需 ...

服务器端模式：标签发送信号，基站接收并送往服务器完成位置计算

客户端模式：基站发送信号，标签接收并在本地完成位置计算

作者: uwb 时间: 2020-6-29 15:39

蓝点无限发表于 2020-6-29 14:16
加滤波和不加滤波对比

请问你们的滤波器是用TDOA计算的3D坐标作为输入吧？

作者: 蓝点无限 时间: 2020-6-29 15:54

uwb 发表于 2020-6-29 15:38
服务器端模式：标签发送信号，基站接收并送往服务器完成位置计算

你写的两个都是服务端模式啊

作者: uwb 时间: 2020-6-29 16:07
本帖最后由 uwb 于 2020-6-29 16:08 编辑

蓝点无限发表于 2020-6-29 15:54
你写的两个都是服务端模式啊

不好意思，手误，第二个为客户端模式，原帖以修正

作者: 蓝点无限 时间: 2020-6-29 19:10

uwb 发表于 2020-6-29 16:07
不好意思，手误，第二个为客户端模式，原帖以修正

那我们应该属于服务器模式。
标签广播，基站接收，基站把时间戳送给电脑，电脑解算标签的坐标

作者: 蓝点无限 时间: 2020-6-29 21:52
用户容量: 无限制

这个不可能吧，因为多个个标签的时候，会出现信号冲突。频率越高可容纳的标签越少

作者: uwb 时间: 2020-6-30 11:03

蓝点无限发表于 2020-6-29 21:52
用户容量: 无限制

这个不可能吧，因为多个个标签的时候，会出现信号冲突。频率越高可容纳的标签越少

我们采用客户端模式，标签完全不用发送信号，所以理论容量为无限制

可参看1L的那2张图示

作者: uwb 时间: 2020-6-30 11:07
另外，请问下，你们怎样精确测量基站位置的？

（我知道一般厂商会用专业的激光测距仪来做，不过对我们来说这种方法是不可取的，所以我们采用基站之间相互测距实现所有基站位置自动计算，不过问题是精度不是很高，猜测可能有5cm左右误差）

作者: 蓝点无限 时间: 2020-6-30 11:14

uwb 发表于 2020-6-30 11:07
另外，请问下，你们怎样精确测量基站位置的？

（我知道一般厂商会用专业的激光测距仪来做，不过对我们来 ...

拼夕夕 100米卷尺啊

作者: 蓝点无限 时间: 2020-6-30 11:17

uwb 发表于 2020-6-30 11:03
我们采用客户端模式，标签完全不用发送信号，所以理论容量为无限制

可参看1L的那2张图示

那你们标签连了其他无线模块了吧，需要把信息发送发出来
被动式功耗要高，需要长时间处于接收模式

作者: uwb 时间: 2020-6-30 12:04

蓝点无限发表于 2020-6-30 11:17
那你们标签连了其他无线模块了吧，需要把信息发送发出来
被动式功耗要高，需要长时间处于接收模式

原则上标签和外部怎样通信对我们来说不是重点，用于机器人的话，简单的串口， SPI等都可以

不过目前我们的确是用WIFI把结果传给电脑做数据分析和显示的

至于说功耗，的确是比通常的TDOA大些，不过我们设计了一个私有的时间槽协议，标签可根据此来确定什么时候进行接受从而优化功耗。（当前我们标签端处于一直接收状态，功耗的确较高）

作者: uwb 时间: 2020-6-30 12:06

蓝点无限发表于 2020-6-30 11:14
拼夕夕 100米卷尺啊

UWB模块天线本身具有2-3cm的大小，很难确定发射中心，因而收发双方加起来可能就有最大约5cm的测量误差，如果不能提到这个误差，和我们目前的相互测量距离就差别不是太大了

作者: cgc2003 时间: 2020-7-1 09:43
学习了！！！！正在了解机器人定位的资料

作者: uwb 时间: 2020-7-6 16:00

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。

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-6 19:20

uwb 发表于 2020-7-6 16:00
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 ...

TDOA不会测距吧

作者: uwb 时间: 2020-7-6 20:01

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

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-6 20:40

uwb 发表于 2020-7-6 20:01
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 ...

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，尝试通过获取信息的RSSI，然后补偿。

但是RSSI 和距离不是很敏感。

作者: uwb 时间: 2020-7-6 21:24

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

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-6 22:29

uwb 发表于 2020-7-6 21:24
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 ...

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:

作者: uwb 时间: 2020-7-6 22:55

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

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-6 23:07

uwb 发表于 2020-7-6 22:55
看了下视频，感觉总体上来说很不错

细节上，

1软件上点与点之间距离大概在0.4-0.5米之间，跳动点存在，但是应该没超过两个点。
2 我们有静态测试，但是没有录制小车视频。

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-6 23:12

uwb 发表于 2020-7-6 22:55
看了下视频，感觉总体上来说很不错

细节上，

看了几遍，最大误差点应该是这个地方
(, 下载次数: 423)

作者: uwb 时间: 2020-7-6 23:24

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

作者: tismily 时间: 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？还是怎么弄呢
关于时钟的级联，比如到第二级的时候，时钟同步误差放大，第二级基站所连接的从基站的同步对于第一级主基站所连接的从基站的误差会更大，如果此刻标签都收到了两个网络的基站信号，而且里面还有柱子遮挡的信号，你要怎么筛出你要的基站信号呢？基站的拓扑结构这些你怎么考虑呢？

作者: tismily 时间: 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，从实验中，的确这个天线延迟补偿值感觉是随着距离变化而变化，还有标签转一个方向也会引起变化，还有一个两个模块距离距离一米内，高度差比如有个50cm左右，这个天线旋转对距离的影响尤其明显。

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-8 11:39

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 ...

一定是做过很多实验的。 UWB目前确实有很多问题存在，但是要考虑具体应用。
有些应用精度要求高的，必须克服。比如小飞机编组飞行，这个要加入很多算法去弥补。
但是很多应用其实没有这么高的要求，例如隧道人员定位，1米误差和10cm 误差效果是一样的。

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-8 11:40

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？ ...

这个问题，你是@楼主，还是@ 我啊？

作者: tismily 时间: 2020-7-8 14:17

蓝点无限发表于 2020-7-8 11:40
这个问题，你是@楼主，还是@ 我啊？

哈哈 @ 大众

作者: uwb 时间: 2020-7-8 15:24

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

作者: uwb 时间: 2020-7-8 15:32

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...

作者: uwb 时间: 2020-7-8 15:40
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

作者: tismily 时间: 2020-7-8 16:50

uwb 发表于 2020-7-8 15:24
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 ...

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

作者: tismily 时间: 2020-7-8 16:57

uwb 发表于 2020-7-8 15:24
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 ...

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。我怀疑你们绝对精度一方面来自这个距离对时间戳的影响，另一方面基站和标签的晶振频偏你们没有考虑？

作者: uwb 时间: 2020-7-8 17:37

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

作者: uwb 时间: 2020-7-8 17:39

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

作者: uwb 时间: 2020-7-8 17:45

uwb 发表于 2020-7-8 17:39
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 ...

我们的系统目前定位信号输出周期为100ms一轮，因而在0.1s内的最大时间误差为:
0.1s * 2ppb = 0.2ns，原则上可以满足<10cm的定位能力

不过，还是如之前所说，系统运行过程中会出现较大跳变，目前为止的测试结果很大程度指向距离和天线方向所引起的误差，我们正在想办法消除

另外，请问你们对这个问题有没有进行优化，有没有简单的解决方案？

作者: tismily 时间: 2020-7-8 19:38

uwb 发表于 2020-7-8 17:45
我们的系统目前定位信号输出周期为100ms一轮，因而在0.1s内的最大时间误差为:
0.1s * 2ppb = 0.2ns，原 ...

如果标定天线延迟的话，目前没有什么好的办法。；我怎么感觉你们基站是有线连接。这个有点麻烦吧

作者: tismily 时间: 2020-7-8 19:40

tismily 发表于 2020-7-8 19:38
如果标定天线延迟的话，目前没有什么好的办法。；我怎么感觉你们基站是有线连接。这个有点麻烦吧

我测的结果是，距离不一样，clockoffect是不一样的

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-8 19:44

tismily 发表于 2020-7-8 19:40
我测的结果是，距离不一样，clockoffect是不一样的

相对时钟是一个动态的，我们分析结果如下，如果基站放置不好，会出现分层，黄色分层。这个可能是多径传播导致的。起初想在频率比上做功夫，看到这个图后死心了。

(, 下载次数: 428)

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-8 19:46

tismily 发表于 2020-7-8 19:38
如果标定天线延迟的话，目前没有什么好的办法。；我怎么感觉你们基站是有线连接。这个有点麻烦吧

实际项目，基站需要供电，直接POE供电，数据通过网线回传。

基站连线是必然的，一是供电，另一方面标签量大后，数据量大，必须走网线了。

作者: uwb 时间: 2020-7-8 20:08
本帖最后由 uwb 于 2020-7-8 20:10 编辑

tismily 发表于 2020-7-8 19:38
如果标定天线延迟的话，目前没有什么好的办法。；我怎么感觉你们基站是有线连接。这个有点麻烦吧

天线延迟的校准，修正，和补偿，我们这个系统有两个方面来进行支持，
1. 我们设计了一个私有的UWB无线组网协议，进行网络的时间槽分片和网络基站维护数据更新和修正；
2. 此外，我们有一个运行于服务器后端的算法，可实时监控网络和对网络各个基站的数据，频率，延迟等进行修正

整个系统是属于无线同步范畴的，不过基站的数据回传目前我们采用有线网络来做，主要是考虑数据传输的稳定性，以后应该会完全切换到全无线的方案

作者: uwb 时间: 2020-7-8 20:13

tismily 发表于 2020-7-8 19:40
我测的结果是，距离不一样，clockoffect是不一样的

关于这个，我们的测试结果倒有些差异，在我们对标签的测试中，clock offset大致上稳定，主要还是距离/RSSI/天线角度对时间槽的影响较大一些

作者: uwb 时间: 2020-7-8 20:15

蓝点无限发表于 2020-7-8 19:44
相对时钟是一个动态的，我们分析结果如下，如果基站放置不好，会出现分层，黄色分层。这个可能是多径传 ...

你们这几条线分别代表什么意思？

我们对频率的测试结果和你们中的每一条的确比较接近，可参考我们以前做的一些简单实验结果

UWB频率偏移测试

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-8 20:34

uwb 发表于 2020-7-8 20:15
你们这几条线分别代表什么意思？

我们对频率的测试结果和你们中的每一条的确比较接近，可参考我们以前 ...

时钟比例，图片左上角有个+1

基站和同步节点时钟比例差异，一直维持在1.000003上下波动。

黄色线原本是一个基站，但是出现分层，可能是多径传输产生的。我的基站放置的比较低

作者: uwb 时间: 2020-7-8 20:43

蓝点无限发表于 2020-7-8 20:34
时钟比例，图片左上角有个+1

基站和同步节点时钟比例差异，一直维持在1.000003上下波动。

你们这图片里有一条红线和几条黄线，分别代表什么？或者说分别是怎样计算的？

（在我们的计算方式中， (, 下载次数: 576) ）

作者: uwb 时间: 2020-7-8 20:49
我#51楼回复去哪了？

好像没法回复了，第6页不能显示

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-9 10:06

uwb 发表于 2020-7-8 20:43
你们这图片里有一条红线和几条黄线，分别代表什么？或者说分别是怎样计算的？

（在我们的计算方式中， ...

绝对时间内，同步节点和基站时钟clock 数量比值

作者: tismily 时间: 2020-7-9 11:07

蓝点无限发表于 2020-7-8 19:44
相对时钟是一个动态的，我们分析结果如下，如果基站放置不好，会出现分层，黄色分层。这个可能是多径传 ...

分层，一般是信号泄露。多径引起的分层，可以用PDP来进行时间戳的修正，可以把这个分层现象的概率减小。

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-9 11:17

tismily 发表于 2020-7-9 11:07
分层，一般是信号泄露。多径引起的分层，可以用PDP来进行时间戳的修正，可以把这个分层现象的概率 ...

有没有想过资料，贴个链接，我看看，谢谢

作者: uwb 时间: 2020-7-9 13:54
在我们的测试环境中，基站离地面高度1.5m左右，整个测量的时间频率相对偏移还比较稳定，你们的估计是离地面太近了，从你们的测试看，你们基站放置大约只有离地面20cm左右

PDP来评估接收信号，感觉问题是延迟不仅和多经有关，也和收发双方的时间戳相位差(当前时刻同步进度)和频率的偏差有一定关系，在TDOA模式中应用需要花费很大力气在数据统计上，此外，也增加很大的编码复杂度

作者: tismily 时间: 2020-7-9 14:18

uwb 发表于 2020-7-9 13:54
在我们的测试环境中，基站离地面高度1.5m左右，整个测量的时间频率相对偏移还比较稳定，你们的估计是离地面 ...

你们大概是把整个区域分成了N个小的网络，每一个网络有一个主基站来作为时间同步，网络之间应该只有一个信号的传递触发，每个网络的主基站就像是链式触发。这样好处是时钟同步误差没有累积放大。不过某些位置点的定位精度应该差很多（每个网络的边界DOP值应该很大），还有一个就是，每一个网络中的，时隙数比较大的基站的误差会大一些，当然估计你们一个网络中，基站估计在六个左右。标签的上传频率你们应该降低很多，标签应该是通过uwb传给基站，这样标签的功耗也不低。

作者: tismily 时间: 2020-7-9 14:22

蓝点无限发表于 2020-7-9 11:17
有没有想过资料，贴个链接，我看看，谢谢

PDPPDPPDPPDPPDPPDP

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-9 14:30

tismily 发表于 2020-7-9 14:22
PDPPDPPDPPDPPDPPDP

http://51uwb.cn/forum.php?mod=vi ... &extra=page%3D1

这个仁兄TDOA 的视频我看过，做的不错。不知道还能联系不上不。可以拉上他一起讨论。
@ryan4yun

作者: tismily 时间: 2020-7-9 14:53

蓝点无限发表于 2020-7-9 14:30
http://51uwb.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=239&extra=page%3D1

这个仁兄TDOA 的视频我看过，做的 ...

这个是原厂的方案

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-9 14:59

tismily 发表于 2020-7-9 14:53
这个是原厂的方案

他们自己实现了，录制过视频，我看过，效果不错。

作者: tismily 时间: 2020-7-9 15:06

蓝点无限发表于 2020-7-9 14:59
他们自己实现了，录制过视频，我看过，效果不错。

那个应该是没有组网的？有视频吗，发个连接看看

作者: uwb 时间: 2020-7-9 15:33

tismily 发表于 2020-7-9 14:18
你们大概是把整个区域分成了N个小的网络，每一个网络有一个主基站来作为时间同步，网络之间应该只有一 ...

在我们的方案中，完全没有网络划分和子网络的概念，整个网络是接近一体化的，故在整个网络范围内应该不会有你说的边界DOP问题

标签是客服端模式，纯被动式，故频率是可参数控制的，上传方式UWB，WIFI，蓝牙，串口都可以，没有限制，不过当前我们的确是用WIFI上传位置结果的

作者: uwb 时间: 2020-7-9 15:35

蓝点无限发表于 2020-7-9 14:30
http://51uwb.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=239&extra=page%3D1

这个仁兄TDOA 的视频我看过，做的 ...

这个我赞同@tismily的说法，应该大体上是Decawave的TDOA方案，科研和工程原型方案，应该没有包括组网相关的支持

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-9 15:46

tismily 发表于 2020-7-9 15:06
那个应该是没有组网的？有视频吗，发个连接看看

链接：https://pan.baidu.com/s/1LNFZ5YHLH324qXe1oonS5g
提取码：z4eu
@ryan4yun 不建议吧，让群里的兄弟们看看你的成果

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-9 15:48

uwb 发表于 2020-7-9 15:35
这个我赞同@tismily的说法，应该大体上是Decawave的TDOA方案，科研和工程原型方案，应该没有包括组网相关 ...

我们目前的方案也基本做到原型阶段。这部分是准备开源出来的。我们内部正在协商和整理资料。

基于目前的，我们还会深入做下去。

作者: uwb 时间: 2020-7-9 16:29

蓝点无限发表于 2020-7-9 15:46
链接：https://pan.baidu.com/s/1LNFZ5YHLH324qXe1oonS5g
提取码：z4eu
@ryan4yun 不建议吧，让群里的 ...

大致看了下视频，4个基站，采用主从同步模式，猜测和你们现在用的方案大体思路一致，不能看出其他什么更有用的信息了

作者: tismily 时间: 2020-7-9 16:34

蓝点无限发表于 2020-7-9 15:46
链接：https://pan.baidu.com/s/1LNFZ5YHLH324qXe1oonS5g
提取码：z4eu
@ryan4yun 不建议吧，让群里的 ...

这个是原厂的吧，我看硬件板子都是一样的

作者: uwb 时间: 2020-7-9 16:49

tismily 发表于 2020-7-9 16:34
这个是原厂的吧，我看硬件板子都是一样的

没账号只能看30s的视频，其中没看到有硬件模块

你是说这个测试里用的是Decawave TTK那个硬件模块吗？

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-9 17:23

uwb 发表于 2020-7-9 16:49
没账号只能看30s的视频，其中没看到有硬件模块

你是说这个测试里用的是Decawave TTK那个硬件模块吗？

(, 下载次数: 475)

作者: tismily 时间: 2020-7-9 17:35

uwb 发表于 2020-7-9 16:49
没账号只能看30s的视频，其中没看到有硬件模块

你是说这个测试里用的是Decawave TTK那个硬件模块吗？

是这个应该就是拿原厂的测试

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-20 11:30

tismily 发表于 2020-7-9 17:35
是这个应该就是拿原厂的测试

https://b23.tv/z4bd31
我们自己的TDOA视频，欢迎交流

作者: uwb 时间: 2020-7-20 16:29

蓝点无限发表于 2020-7-20 11:30
https://b23.tv/z4bd31
我们自己的TDOA视频，欢迎交流

感觉比上次demo效果好多了，请问这次实验中，网格大小是多少？另外，标签的定位频率是多少？

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-20 16:42

uwb 发表于 2020-7-20 16:29
感觉比上次demo效果好多了，请问这次实验中，网格大小是多少？另外，标签的定位频率是多少？

这个定位区域长宽12米，格子近1m。刷新频率2hz。
B站有个室内测试视频，1.6*1.6，静态测试，跳动最大0.3m左右

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-20 16:48

uwb 发表于 2020-7-20 16:29
感觉比上次demo效果好多了，请问这次实验中，网格大小是多少？另外，标签的定位频率是多少？

这个视频里一共3个室外演示，一个室内
2020-7-19晚9点第三期，蓝点无限UWB TDOA 说明
第三期录像视频:

作者: uwb 时间: 2020-7-22 17:48
最近几周一直尝试优化TDOA定位的结果稳定性，测试了包括TDOA-Chan直接法，TDOA最小二乘优化，Kalman滤波等不同方法，发现所有这些方法对噪声的敏感性依赖太强，
1. 直接求解法虽然可以快速地在一个EPOCH里求出结果，但对于少量基站(2D下3个，3D下4个)下的定位效果不太理想，甚至得到XYZ坐标值极大的无用点
2. 优化迭代法虽然精度好一点，初值设置合理时稳定性也好一点，但该方法及其依赖初值的稳定性，很多情形下初值的微小偏差就会导致结果发散

以下是我们一次静态测试中，3D下4个共平面基站，所有3个到达时间差的曲线：

(, 下载次数: 346)

由该图可以看出，TDOA中的距离差分布最大为正负10cm，然而直接法求解结果有70%以上是无效结果，优化迭代法的结果在初值不合理在不同的初值下也有50%以上出现发散，Kalman滤波对参数太敏感，设置不合理会导致拖尾，反之则可能发散

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-22 20:26

uwb 发表于 2020-7-22 17:48
最近几周一直尝试优化TDOA定位的结果稳定性，测试了包括TDOA-Chan直接法，TDOA最小二乘优化，Kalman滤波等 ...

有这么大力气，研究怎么结合imu吧，比弄这个来的快

作者: uwb 时间: 2020-7-22 21:08

蓝点无限发表于 2020-7-22 20:26
有这么大力气，研究怎么结合imu吧，比弄这个来的快

使用IMU的确可能有很大帮助，不过也不能解决本质问题

1. 低功耗，假如标签需要利用系统时间槽机制经常休眠，IMU的高频率要求就很难兼顾
2. 快速首次定位，对于特殊场景，如标签只需要10s定位一次，那么当每1s获取一个Epoch的基站发送的定位数据后，加速度在这10s的数据积分误差达到可以忽略不用，那么该情形下的定位等价于首次定位操作，就需要解决TDOA的噪声敏感性问题

作者: 蓝点无限 时间: 2020-7-22 22:10

uwb 发表于 2020-7-22 21:08
使用IMU的确可能有很大帮助，不过也不能解决本质问题

1. 低功耗，假如标签需要利用系统时间槽机制经常 ...

第一点，低功耗问题，IMU频率确实要高很多，UWB标签发送完成，uwb自身进入低功耗模式，剩下的主控和IMU周期性进入低功耗模式，功耗要求高，需要低功耗stm32或者其它主控
第二点，特殊场合特殊处理，东西出来前，以基本应用为主，不然东西非常难产。

作者: uwb 时间: 2020-7-22 22:25

蓝点无限发表于 2020-7-22 22:10
第一点，低功耗问题，IMU频率确实要高很多，UWB标签发送完成，uwb自身进入低功耗模式，剩下的主控和IMU周 ...

你们有没有试过2D定位仅使用3个基站的效果，相比你们目前的4基站效果差多少？

我们发现对3D使用最少数量的4个基站，特别是4个基站共面的情形，优化定位效果的确比较困难

作者: ryan4yun 时间: 2020-7-29 13:16

tismily 发表于 2020-7-9 14:53
这个是原厂的方案

上位机软件的是借鉴原厂的，核心算法独立研发

作者: ryan4yun 时间: 2020-7-29 13:26
关于我前面提到的定位方案，有借鉴原厂方案的部分思想，不过最终形成的系统是自己课题组的方案，视频连接如下：
链接：https://pan.baidu.com/s/1EsKy7OEiE_yAhURsox5-Dg
提取码：ryan

作者: ryan4yun 时间: 2020-7-29 13:30

蓝点无限发表于 2020-7-9 15:46
链接：https://pan.baidu.com/s/1LNFZ5YHLH324qXe1oonS5g
提取码：z4eu
@ryan4yun 不建议吧，让群里的 ...

不介意，不介意

作者: ryan4yun 时间: 2020-7-29 13:33

tismily 发表于 2020-7-9 16:34
这个是原厂的吧，我看硬件板子都是一样的

这个板子是兼容原厂CLE的板子，而且我们课题组的重心是算法和系统平台，兼容官方协议的主要目的是为了做定位效果的对比

作者: ryan4yun 时间: 2020-7-29 13:35

tismily 发表于 2020-7-9 15:06
那个应该是没有组网的？有视频吗，发个连接看看

组网一方面要有足够多的硬件，anchor，另外也需要做多同步基站的方案，这是工程上需要考虑的难点之一

作者: uwb 时间: 2020-8-5 15:33
分享下我们这个方案在室内环境下的静态和动态实测效果，系统基站5个，定位频率10-50Hz，延迟~3ms
更多详细细节可查看博客：客户端模式(被动式)TDOA定位精度测试

基站部署：
(, 下载次数: 346)
在4个不同位置处的静态测试结果：
(, 下载次数: 353) (, 下载次数: 336) (, 下载次数: 348) (, 下载次数: 342)
动态定位效果(GIF图片，时长大约1min，可点击放大观看)：
(, 下载次数: 340)

作者: aimar500 时间: 2020-8-6 08:09
@uwb,  感觉好高级呀...  问一下，
  1. 时钟同步的频率是多少呀？
  2. 感觉像是5个基站中的其中一个不参与定位，单独作为了时钟同步？

作者: uwb 时间: 2020-8-6 12:08

aimar500 发表于 2020-8-6 08:09
@uwb,  感觉好高级呀...  问一下，
  1. 时钟同步的频率是多少呀？
  2. 感觉像是5个基站中的其中一个不 ...

1. 该测试中时钟同步频率大约是10Hz

2. 该系统中所有基站全部用于定位，都发送定位消息

作者: aimar500 时间: 2020-8-6 15:53

全部参与定位啦？用的Chan吗？

作者: uwb 时间: 2020-8-6 16:18
TDOA-Chan + 滤波

作者: tismily 时间: 2020-8-7 08:53

uwb 发表于 2020-8-5 15:33
分享下我们这个方案在室内环境下的静态和动态实测效果，系统基站5个，定位频率10-50Hz，延迟~3ms
更多详细 ...

有进行组网的测试吗，这个还是单个网络的，比如一个 L 型的楼道，这种场景的实验结果

作者: uwb 时间: 2020-8-7 13:13
1. 我们这个系统设计主要针对仓储物流机器人，因而目前主要关注大型简单室内场景，暂时没有时间精力去做L型楼道之类的测试和优化
2. 我们这个网络不划分子小区，全局同一网络，因而在大的房间内也只有一个全局网络，目前由于测试场地限制，暂时不能做很大面积的室内测试
3. 由于我们系统不划分子小区，支持大量基站运行，最近准备做>5个以上的基站组网同步测试

作者: tismily 时间: 2020-8-12 11:42

uwb 发表于 2020-8-7 13:13
1. 我们这个系统设计主要针对仓储物流机器人，因而目前主要关注大型简单室内场景，暂时没有时间精力去做L型 ...

就是说布置的范围内没什么遮挡，所以一个网络可以解决，标签接收所有基站的时间戳，对数据进行一步筛选，然后解算。

作者: uwb 时间: 2020-8-12 12:07
1. 首先说，原理上，不论环境大小，基站间有无遮挡，该系统都是全局同一网络，除非有物理上的信号断层，即网络是由几个物理上隔离的子网构成

2. 再说项目进度上，当前我们未针对有很多非视距遮挡的情形优化，因而在该场景下可能性能会有下降，当前我们主要考虑大型简单场景下，和可能有多经干扰时的系统优化

作者: ysrobot 时间: 2020-8-27 17:29
不错的，向楼主学习

作者: 张头 时间: 2021-1-9 16:31
感谢楼主，挣金币ing

作者: 33aabb 时间: 2021-1-27 13:06
楼主这是用什么软件测的啊？

作者: tismily 时间: 2021-8-5 11:31
一年过去了，楼主做的进度怎么样了啊 @uwb

作者: szmcumcu 时间: 2021-9-28 18:20
不错好资料，谢谢楼主分享，赞一个

作者: szmcumcu 时间: 2021-9-30 10:33
好资料，学习了，谢谢楼主发布

欢迎光临 51uwb.cn (http://51uwb.cn/)