La localización cooperativa de bomberos basada en restricciones de alcance relativo de UWB y navegación autónoma
Autores: Chong, Yang; Xu, Xiangbo; Guo, Ningyan; Shu, Longkai; Zhang, Qingyuan; Yu, Zhibin; Wen, Tao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
La localización cooperativa de bomberos basada en restricciones de alcance relativo de UWB y navegación autónoma
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Localización cooperativa
Sistema UWB
Sensores
Filtro de Kalman extendido
Seguimiento de bomberos
Precisión de posicionamiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 35
Citaciones: Sin citaciones
Existen muchas demandas para la localización cooperativa (CL) de múltiples personas, como el rescate de bomberos. La navegación inercial clásica basada en el pie y la actualización de velocidad cero (ZUPT) sufre de errores acumulativos debido al sensor inercial de bajo costo, y los anclajes precolocados en el sistema de banda ultraancha (UWB) limitan la aplicación en un entorno desconocido. En este estudio, se utiliza un grupo de sensores que incluye la unidad de medida inercial (IMU), magnetómetro, barómetro y sensor UWB. A través de las diferentes características de los sensores y la relación de posición entre las personas, se propone un sistema de localización cooperativa utilizando un filtro de Kalman extendido para el seguimiento tridimensional de bomberos. Se utiliza la información de alcance entre los bomberos desde UWB, y se estiman los acoplamientos introducidos por la medición relativa. Se diseñan dos experimentos para verificar el algoritmo propuesto en entornos de edificios y bosques. En comparación con los resultados de la navegación inercial de una sola persona, la precisión promedio de posicionamiento del algoritmo en el edificio y el bosque, respectivamente, se mejora en un 38.93% y 79.01%. Este enfoque suprime con éxito la divergencia de los errores de posicionamiento, y no se necesitan anclajes UWB fijos.
Descripción
Existen muchas demandas para la localización cooperativa (CL) de múltiples personas, como el rescate de bomberos. La navegación inercial clásica basada en el pie y la actualización de velocidad cero (ZUPT) sufre de errores acumulativos debido al sensor inercial de bajo costo, y los anclajes precolocados en el sistema de banda ultraancha (UWB) limitan la aplicación en un entorno desconocido. En este estudio, se utiliza un grupo de sensores que incluye la unidad de medida inercial (IMU), magnetómetro, barómetro y sensor UWB. A través de las diferentes características de los sensores y la relación de posición entre las personas, se propone un sistema de localización cooperativa utilizando un filtro de Kalman extendido para el seguimiento tridimensional de bomberos. Se utiliza la información de alcance entre los bomberos desde UWB, y se estiman los acoplamientos introducidos por la medición relativa. Se diseñan dos experimentos para verificar el algoritmo propuesto en entornos de edificios y bosques. En comparación con los resultados de la navegación inercial de una sola persona, la precisión promedio de posicionamiento del algoritmo en el edificio y el bosque, respectivamente, se mejora en un 38.93% y 79.01%. Este enfoque suprime con éxito la divergencia de los errores de posicionamiento, y no se necesitan anclajes UWB fijos.