《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種室內(nèi)定位誤差分布評估與局部定位修復(fù)系統(tǒng)框架
電子技術(shù)應(yīng)用
司若辰，吳賽，靳文鑫，滕玲，劉宇翔，張光耀
中國電力科學(xué)技術(shù)研究院有限公司
摘要： 在實(shí)際室內(nèi)定位業(yè)務(wù)場景下，存在定位誤差分布不均勻、局部定位誤差超限的問題。針對此問題，研究設(shè)計(jì)了一種室內(nèi)定位誤差分布評估與局部定位修復(fù)系統(tǒng)框架，采用空間三角剖分和等值線插值方法，對定位誤差分布進(jìn)行量化評估和可視化展示，通過局部信號指紋圖修正對誤差超限區(qū)域進(jìn)行局部定位精度修復(fù)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試，該框架成功實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位誤差空間分布的量化監(jiān)測和可視化，通過局部定位修復(fù)有效提升了局部定位精度，驗(yàn)證了所提出框架的有效性，為室內(nèi)定位業(yè)務(wù)的局部精細(xì)化誤差監(jiān)測和修復(fù)提供了可行方案。
中圖分類號：TP306 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.256496
中文引用格式： 司若辰，吳賽，靳文鑫，等. 一種室內(nèi)定位誤差分布評估與局部定位修復(fù)系統(tǒng)框架[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2025，51(10)：123-130.
英文引用格式： Si Ruochen，Wu Sai，Jin Wenxin，et al. A system framework for indoor positioning error distribution evaluation and local positioning repair[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(10)：123-130.
A system framework for indoor positioning error distribution evaluation and local positioning repair
Si Ruochen，Wu Sai，Jin Wenxin，Teng Ling，Liu Yuxiang，Zhang Guangyao
China Electric Power Research Institute
Abstract： In the actual indoor positioning business scenarios, there exist the problems of uneven distribution of positioning errors and excessive local positioning errors. To address these issues, a system framework for the evaluation of indoor positioning error distribution and local positioning repair has been designed through research. This framework employs the methods of spatial triangulation and contour interpolation to conduct a quantitative evaluation and visual display of the distribution of positioning errors. It repairs the local positioning accuracy of the areas with excessive errors by correcting the local signal fingerprint maps. Through experimental tests, the framework has successfully achieved the quantitative monitoring and visualization of the spatial distribution of indoor positioning errors. The local positioning accuracy has been effectively improved through local positioning repair, verifying the effectiveness of the proposed framework. It provides a feasible solution for the fine-grained local error monitoring and repair in indoor positioning services.
Key words : indoor positioning；positioning error distribution；positioning error contours；local positioning repair

引言

室內(nèi)定位和基于位置的服務(wù)在工業(yè)生產(chǎn)人員安全與設(shè)備監(jiān)測中廣泛應(yīng)用，如換流站人員作業(yè)的位置監(jiān)測與風(fēng)險(xiǎn)識別、無人智能巡檢設(shè)備的定位導(dǎo)航等。相對于較為成熟的GNSS+RTK室外定位方案，室內(nèi)定位根據(jù)定位目標(biāo)載體、任務(wù)類型，以及室內(nèi)的環(huán)境特征和空間大小，存在多種方案方法，根據(jù)定位方案是否依賴無線信號可分為基于無線信號的定位和不基于無線信號的定位[1]?；跓o線信號的定位方法使用諸如Wi-Fi、BLE、UWB、5G等無線信號，基于這些無線信號進(jìn)行交匯測量或信號指紋匹配進(jìn)行定位[2-8]；不基于無線信號的定位主要使用攝像頭、激光雷達(dá)、慣性測量單元等傳感器進(jìn)行環(huán)境感知，通過實(shí)時建圖與定位（Simultaneously Localization and Mapping, SLAM）方法進(jìn)行定位[9-13]。前者定位終端相對輕便，佩戴安裝方便且功耗低，常用于人員和臨時機(jī)具定位；后者傳感器設(shè)備相對昂貴且需要專業(yè)的標(biāo)定，不便于拆裝，主要用于專用的智能巡檢設(shè)備。上述兩種方案相互并不沖突，應(yīng)用中常常融合兩種方案來提高定位精度和魯棒性[14-16]。

定位精度是評價(jià)定位系統(tǒng)和方法的重要指標(biāo)之一，定位精度不足可能造成風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測系統(tǒng)的誤報(bào)、漏報(bào)，智能巡檢裝置的軌跡偏移甚至碰撞風(fēng)險(xiǎn)。然而，目前評價(jià)定位系統(tǒng)精度時常用的定位誤差均值、誤差方差這類統(tǒng)計(jì)指標(biāo)僅能反映定位系統(tǒng)的整體性能，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中存在局部定位性能評估方式不足的問題。

在實(shí)際應(yīng)用中，受定位基站安裝精度、定位數(shù)據(jù)標(biāo)定精度、信號遮擋和反射、定位環(huán)境變化等諸多因素影響，系統(tǒng)的定位誤差在空間內(nèi)往往不是均勻分布的，這就導(dǎo)致系統(tǒng)整體精度指標(biāo)不足以滿足生產(chǎn)應(yīng)用的實(shí)際需求，例如即使系統(tǒng)總體定位精度達(dá)標(biāo)，也可能存在局部定位誤差超限區(qū)域，對位置服務(wù)結(jié)果產(chǎn)生影響的風(fēng)險(xiǎn)。因此為加強(qiáng)室內(nèi)定位服務(wù)質(zhì)量保障，需要對室內(nèi)定位系統(tǒng)誤差空間分布進(jìn)行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)并消除局部定位誤差超限帶來的風(fēng)險(xiǎn)隱患。

針對上述局部誤差的監(jiān)測和修復(fù)問題，本文提出一種室內(nèi)定位誤差分布評估與局部定位修復(fù)系統(tǒng)框架。該系統(tǒng)框架通過離散的定位誤差采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值，構(gòu)建定位誤差等值線來揭示定位誤差的空間分布，準(zhǔn)確找出局部定位誤差超限區(qū)域，并通過局部信號指紋高精修復(fù)對局部定位質(zhì)量進(jìn)行修復(fù)。


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作者信息：

司若辰，吳賽，靳文鑫，滕玲，劉宇翔，張光耀

（中國電力科學(xué)技術(shù)研究院有限公司，北京 100192）


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