基于CSI的無(wú)人機(jī)慣性定位系統(tǒng)技術(shù)研究.pdf

1、隨著無(wú)人機(jī)的廣泛應(yīng)用，無(wú)人機(jī)的定位系統(tǒng)研究受到了越來(lái)越多的關(guān)注，不論是在無(wú)人機(jī)應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)其進(jìn)行導(dǎo)航牽引，還是在無(wú)人機(jī)完成任務(wù)后對(duì)其進(jìn)行回收，這些操作都需要知道無(wú)人機(jī)的位置信息。雖然基于全球定位系統(tǒng)(GPS,Global Positioning System)的無(wú)人機(jī)定位系統(tǒng)成本低，定位精度可以達(dá)到10m，但是GPS信號(hào)在遮擋環(huán)境下其定位誤差會(huì)急劇地增加，如室內(nèi)環(huán)境、有天頂遮擋、或者在摩天大樓緊密林立的城區(qū)。因此，本文旨在探討一種新的

2、技術(shù)，即利用WiFi信道頻率響應(yīng)的信道狀態(tài)信息（CSI,Channel State Information）結(jié)合慣性測(cè)量單元（IMU，Inertial Measurement Unit），來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的實(shí)時(shí)定位。這項(xiàng)研究探索了利用WiFi信號(hào)實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)定位的可行性，為將來(lái)基于WiFi的室內(nèi)無(wú)人機(jī)定位系統(tǒng)的研究提供理論基礎(chǔ)。
　　基于WiFi信號(hào)輔助IMU實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)定位計(jì)算，本文提出了基于CSI的無(wú)人機(jī)慣性定位系統(tǒng)CILS(CSI-

3、Based Inertial Localization System)。文章首先介紹了CILS的系統(tǒng)框架、CSI信號(hào)特征和慣性測(cè)量技術(shù)。然后，在本文中提出基于CSI的AOA算法，利用兩根全向天線組成的小型天線陣列，結(jié)合網(wǎng)卡提供的CSI數(shù)據(jù)，解算出WiFi信號(hào)到達(dá)角信息。為了能夠?qū)崿F(xiàn)AOA信息與IMU測(cè)量數(shù)據(jù)的融合，進(jìn)一步分析了WiFi測(cè)量模型和IMU測(cè)量模型，分別推導(dǎo)出其測(cè)量向量關(guān)于系統(tǒng)狀態(tài)向量的測(cè)量方程。在此基礎(chǔ)上，我們推導(dǎo)了融合這兩