Conjunto de datos UWB al aire libre completo: mediciones estáticas y dinámicas en entornos de LOS/NLOS

Área de la Ciencia:

• Robótica y navegación
• Sistemas de comunicación inalámbrica
• Ingeniería geomática

Sus antecedentes:

• La propagación de múltiples rutas tiene un impacto significativo en la precisión de localización de banda ultra ancha (UWB), especialmente en escenarios de no línea de visión al aire libre (NLOS).
• Los conjuntos de datos existentes a menudo carecen de mediciones exteriores completas que capturen factores ambientales dinámicos y diversas condiciones de trayectoria múltiple.

Objetivo del estudio:

• Presentar un conjunto de datos UWB al aire libre novedoso y completo para analizar los efectos de ruta múltiple tanto en entornos de línea de visión (LOS) como en entornos de NLOS.
• Facilitar el desarrollo y la evaluación de algoritmos de localización en tiempo real utilizando la tecnología UWB.
• Proporcionar un punto de referencia para evaluar el rendimiento de la localización en comparación con las soluciones de alta precisión del Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS).

Principales métodos:

• Datos UWB estáticos recopilados que varían la altura y la distancia de la antena para evaluar las interferencias de múltiples trayectorias y los errores de alcance, simulando las condiciones NLOS con paredes.
• Conjuntos de datos dinámicos obtenidos mediante un sistema de robots móviles, que integra las mediciones de la Unidad de Medición Inercial (IMU), el GNSS y el UWB en diversas configuraciones de anclaje.
• Implementó y proporcionó dos algoritmos de localización representativos: cuadrados mínimos y un filtro de Kalman de estado de error.

Principales resultados:

• Se identificaron errores de alcance causados por las reflexiones en el suelo y las atenuaciones de la señal de la zona de Fresnel influenciadas por la altura de la antena, lo que ofrece información sobre la colocación del anclaje UWB.
• Demostró la utilidad del conjunto de datos para evaluar los métodos de localización con RTK-GNSS de alta precisión, mostrando el potencial para mejorar el rendimiento.
• Cuantificó el impacto de los múltiples caminos discretos en entornos al aire libre estáticos y dinámicos en la propagación de la señal UWB y la precisión de la localización.

Conclusiones:

• El conjunto completo de datos de UWB al aire libre es un recurso valioso para avanzar en la investigación de localización en tiempo real al abordar fenómenos complejos de múltiples rutas.
• Comprender y mitigar los efectos de múltiples rutas, particularmente los relacionados con la altura de la antena y las obstrucciones ambientales, es fundamental para una localización de UWB robusta al aire libre.
• El conjunto de datos y los algoritmos de referencia proporcionados aceleran el estudio y la mejora de los sistemas de localización en diversos entornos al aire libre del mundo real.