基于混沌序列与改进T分布的粒子滤波算法在UWB室内定位中的应用

《Scientific Reports》：Application of particle filter algorithm based on chaotic sequences and improved t-distribution in UWB indoor positioning

　　

摘要

超宽带（UWB）技术在室内自主导航和机器人路径规划方面具有重要的应用价值。然而，在复杂环境中，噪声干扰常常会导致UWB定位数据出现异常，从而严重降低定位的精度和稳定性。为了解决这一问题，本文提出了一种基于混沌序列的粒子滤波算法（LTPF），并结合改进的t分布进行优化。该算法通过对逻辑斯蒂映射施加线性变换来生成混沌序列，进而提升粒子的多样性和分布情况。同时，它还利用标准化残差来优化t分布，并构建观测似然函数，以此减少噪声点和异常数据的影响。实验结果表明，与PF、EKPF、KGAPF以及SKF-DMM算法相比，LTPF算法分别能使定位精度提高\(47.80\%\)、\(40.53\%\)、\(43.73\%\)和\(50.10\%\)，有效提升了定位的精度和稳定性。此外，其计算复杂度与PF算法相当，因此非常适合用于复杂室内环境中的UWB定位。