UWB机器人定位之TDOA

uwb

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？

uwb

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？

uwb

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：



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

uwb

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

uwb

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

uwb

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：

在4个不同位置处的静态测试结果：

动态定位效果(GIF图片，时长大约1min，可点击放大观看)：

uwb

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

uwb

TDOA-Chan + 滤波

uwb

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

uwb

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