合唱模式下多超声目标定位

基于窄带超声 (NBU) 到达时间 (TOA) 的测距因其低成本和高精度特性，已被许多定位系统广泛采用。然而，由于窄带信号难以支持码分多址，现有的基于 NBU 的定位系统在跟踪多个目标时，通常需要为每个目标分配独占的时间槽以避免信号冲突。由于超声波在空气中的传播速度较慢，在单信道上划分独占时间槽会导致每个目标的位置更新率相当低，从而随着目标数量的增加导致跟踪性能不理想。在本文中，我们研究了一种使用 NBU 的新多目标定位方法，称为 UltraChorus，该方法允许多个目标同时发送 NBU 信号（即合唱模式）进行定位，从而显著提高位置更新率。具体而言，我们通过实验和理论分析研究了在单信道上解决多个 NBU 信号冲突的必要和充分条件，这被称为合唱测距和合唱定位的条件。为了解决由测量距离匿名性引起的困难，我们进一步开发了一致位置生成算法和概率粒子滤波算法，用于根据匿名距离测量值对距离进行源标记，生成合理的位置估计，并消除多个并发目标运动轨迹的歧义。通过广泛的仿真和测试床评估，验证了我们提出的理论和算法的有效性。