区别定位与蓝牙低能耗 (BLE) 信标用于UAS室内操作:分析和结果
Salvatore Ponte1, Gennaro Ariante2, Alberto Greco2
1Department of Engineering, University of Campania "L. Vanvitelli", 81031 Aversa, Italy.
本研究介绍了一种低成本的室内定位系统,用于使用蓝牙低能 (BLE) 信号的无人飞机系统 (UAS). 一种差距校正技术显著提高了在GNSS拒绝环境中的定位准确性.
科学领域:
- 机器人和自动化 机器人和自动化
- 导航和控制系统 导航和控制系统
- 无线通信技术无线通信技术
背景情况:
- 无人驾驶飞机系统 (UAS) 的室内定位具有挑战性,特别是在全球导航卫星系统 (GNSS) 拒绝或动态环境中,传统传感器可能会失败.
- 准确的实时定位对于自主无人机系统任务至关重要,需要GNSS以外的替代导航解决方案.
- 来自蓝牙低能耗 (BLE) 信标的接收信号强度指示器 (RSSI) 为室内定位提供了低成本的方法,但容易受到信号退化的影响.
研究的目的:
- 建议和评估一个低成本的室内定位系统 (IPS) 用于使用BLE信标的UAS.
- 通过实施差距距校正 (DDC) 技术来提高基于 RSSI 的定位的准确性.
- 展示DDC方法的可行性和性能,以提高UAS在具有挑战性的室内环境中的定位精度.
主要方法:
- 开发了一个数学模型,将RSSI测量从Eddystone BLE信标与距离联系起来.
- 实施了差距距调整 (DDC) 技术,类似于差距GNSS (DGNSS),使用UAS上的固定参考站和移动漫游器.
- 用于初始位置估计的三边化和扩展的卡尔曼波器 (EKF) 来处理非线性信标信号,减轻噪声,漂移和偏差.
主要成果:
- 实验结果验证了使用BLE信标用于室内UAS定位的可行性.
- 与标准的基于RSSI的方法相比,DDC技术证明了位置不确定性的显著降低.
- 该系统包括Raspberry Pi参考站和无人机上的Arduino Nano漫游器,实现了改进的本地化准确性.
结论:
- 基于BLE信标和DDC的低成本IPS是室内无人机导航的可行解决方案.
- 不同距离校正有效地解决RSSI测量不准确性由多路径,反射和色引起.
- 这种方法提供了一种实际的方法,可以提高无人机系统定位在GNSS被拒绝的场景中的可靠性和精度.
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