3D lokalizace BLE modulů úhloměrnou metodou využívající Kálmánův filtr

Abstract

Tato diplomová práce zkoumá přesnost určování 3D polohy pomocí kitu U-Blox XLPR-AOA-2 a metody AoA. Práce popisuje používaná měřicí zařízení a metodu AoA. Dále jsou popsány různé metody určování polohy v 3D prostoru z měřených úhlů azimutu a elevace, a to Newton-Raphsonova metoda, Levenberg-Marquardtovy metoda, a Kálmánův filtr ve variantách EKF a UKF. Jsou zde také uvedena provedená měření v bezodrazové komoře, na jejichž základě byla navržena korekční metoda pro zlepšení přesnosti určování polohy. Byl také zkoumán vliv různých faktorů na přesnost měření, např. korekce, normalizace úhlů či volby počátečních parametrů. V rámci praktické části byla provedena statická a dynamická měření polohy v různých prostředích a vyhodnocena přesnost jednotlivých metod určení polohy a provedeno jejich porovnání.

This diploma thesis investigates the accuracy of 3D positioning using the U-Blox XLPR-AOA-2 kit and the AoA method. The thesis describes used measuring devices and explains the AoA method. Various methods for determining position in 3D space form measure azimuth and elevation angles are also described, including the Newton-Raphson method, Levenberg-Marquardt method and Kalman filter in versions EKF and UKF. The thesis also presents measurements conducted in an anechoic chamber, based on which a correction method was proposed to improve accuracy. The impact of various factors on measurement accuracy was also examined, such as correction, angle normalization, and the choice of initial parameters. In the practical part of the thesis, static and dynamic measurements were conducted in different environments, and the accuracy of each method was evaluated and compared.