随着现代仓储物流业的蓬勃生长，物流体系不绝完善，越来越多的物流运动被集成化治理，如包装、装卸搬运、运输、仓储、流通加工、物流信息等。为了使各项物流运动能够有机结合，抵达相互协调的标准化、快速化、一体化的运作效果，实现仓储库区信息数字化、设施设备智能化、资源网络化、日常治理可视化等功效具有重要意义
目前，无线定位技术主要通过差别的应用场景区分为室外定位和室内定位。室外定位主要依靠全球卫星导航系统（GNSS），包括GPS、伽利略和我国的北斗卫星导航系统等。虽然基于GNSS的定位技术具有全地区、全时域、精度高、抗滋扰等特点，但卫星信号的穿透力较弱，不可穿透建筑物设施
一些研究人员认为，超宽带技术的定位精度会受到外部条件的影响。丁震等
本文针对UWB技术的定位精度选择建筑内部场景进行可控实验，剖析资源运动速度，标签密度和信号流传条件对动态资源定位精度的影响，为UWB定位技术在仓储物流作业中的实际应用提供参考依据。
由于定位设备精度的限制和丈量情况的庞大性，丈量节点发送的信号参数在空间传输后往往保存误差，使得节点的丈量位置偏离实际位置。为了剖析UWB定位技术对动态资源定位精度的影响因素，本文从资源运动速度，标签密度及信号流传条件这三个角度，遵循控制变量法，设计了三组可控试验，表1纪录了试验工况的详细设置。其中，V1、V2、V3是三种标签的运动速度，ρ1、ρ3、ρ8是三种同时运动的标签的设置密度，LOS (Line of Sight）、NLOS (Non Line of Sight）划分代表无线信号发射端和接收端之间以直达波和非直达波的方法进行流传。别的，每组试验工况划分在信号传输频率为1Hz和5Hz的条件下进行三次重复试验，以避免偶然的数据误差影响试验结果的准确性。试验工况设置如表1所示。
笔者选取某高校仓储实验室布设四台兼容TOF和TDOA定位算法的U3000-W防水定位基站，空间坐标划分为(51.16,46.21,2.85),(60.13,46.33,2.85),(50.76,36.24,2.85),(59.11,35.73,2.85)，（文中坐标单位：m），用于接收定位标签的位置信号，试验场景如图1 (a）所示。为了丈量动态标签的速度对各个节点定位精度的影响，使用电动轨道车牵引UWB定位标签。由于定位标签设置在物体顶部时获得的数据效果最佳
为了获取UWB定位标签的实际位置，使用激光测距仪确定轨道中心定位点A的坐标(55.54,40.17)，在定位点A上方笔直架设一台实验摄像机（1 980*1 080pixel,30fps），纪录标签运动轨迹。同时，基于定位点A建立平面坐标系，通过视频处理（Tracker）获得运动历程中UWB标签的实际位置，并与UWB设备的丈量位置进行精度剖析。
每次试验中，UWB定位标签丈量的位置数据均为10圈，从起始点B开始顺时针运动，回到起始点B结束。另外，由于电动轨道车需要加速时间来实现试验所需的等速运动，所以轨道车在UWB设备开始纪录之前需要完成两圈预运行来抵达目标速度。由于轨道水平安排在实验事情台上，UWB定位标签的高度在试验历程中不会改变，因此本研究仅涉及水平面上的二维定位精度剖析。
图3 V1、V2、V3对应的单圈耗时T1、T2、T3
图2 电动轨道车轨道和标签的实际运动路径
定位精度是权衡UWB定位设备对资源位置丈量准确性的重要评价指标。目前，针对无线定位技术常用的指标主要包括：均方误差MS(E)、均方根误差(RMSE)、圆概率误差CE(P)、克拉美罗下界(CRLB)、累积概率漫衍CD(F)等。鉴于试验中获取的数据为UWB标签在运动历程中的实际位置(Xt,,Yti)、丈量位置x(t,,yti)以及二者对应的时间ti，本文通过盘算目标节点的实际位置和丈量位置间的距离均方根误差DRMS (The Distance Root Mean Squared）来反应丈量位置偏离实际位置的水平，如公式（1）所示。
式中：N为电动轨道车运行中设备丈量节点的个数，DRMS的数值越小标明UWB设备定位精度越高。
为了剖析试验工况中各条件变量改变后定位精度的变革，引入了相对误差RF的看法，用于量化同组间定位精度的变革水平，如公式（2）所示。
式中：A和a划分对应一种试验工况（表1),RF的数值越大标明该变量爆发的定位精度变革水平越大。
本节中，对资源运动速度、标签密度、信号流传条件三种可能影响UWB定位精度的条件变量进行剖析，划分盘算了每次试验对应的距离均方根误差(DRMS)和同组试验之间的相对误差R(F)。别的，针对试验中动态标签的实际轨迹和基于UWB技术的丈量轨迹进行可视化，便于直接视察丈量轨迹的准确水平（实际轨迹为玄色线，丈量轨迹为灰色点线）。其中，标签的实际轨迹以3�。�0.1s）作为增量进行坐标取值，丈量轨迹以1Hz的频率进行坐标取值。
I组试验中，电动轨道车搭载1个UWB标签以三种差别的速度进行匀速运动（V1=0.21m/s,V2=0.31m/s,V3=0.41m/s）。图4纪录了三种速度下UWB标签丈量位置的DRMS值（a）以及与实际运动轨迹相比的丈量轨迹（b）。试验结果体现，在定位差别速度下的动态资源时，UWB技术的定位精度可以控制在0.096m以内。并且数据还标明，定位误差随着速度的增加而减小。适当提高定位工具的运动速度可以有效提高UWB技术的定位精度。从定位轨迹比照图也可以清楚的看出，随着速度的增加，标签的丈量轨迹与实际轨迹的一致性更高。
别的，通过盘算两个连续速度之间的相对误差发明，速度越高，定位精度收敛的水平越高。当速度从V1变革到V2时，速度增量为0.1m/s，相对误差为5.56%(1Hz）和5.88%(5Hz），而当速度从V2变革到V3时，速度增量为0.1m/s，相对误差为7.29%(1Hz）和7.87%(5Hz）。虽然，该结论是在本试验速度规模内获得，需要以更多的速度水平进行多次试验才华得出更具有一般性的结论。
在实际的室内仓储资源定位中，通常面临UWB基站和定位标签数量较多的问题，标签在高密度设置条件下，传输的信号之间会相互滋扰。II组试验中，电动轨道车在单位面积内划分搭载了1个、3个和8个UWB标签，以V3的速度水平坚持匀速运动。图5纪录了三种标签密度下UWB标签丈量位置的DRMS值（a）以及与实际运动轨迹相比的丈量轨迹（b）。试验结果标明，随着标签密度的增加，定位误差增大。当定位标签信号传输频率为1Hz时，定位误差均小于0.089m，仍能抵达10cm以内的定位精度。而当信号传输频率为5Hz，标签密度从3PCs./m2变革到8PCs./m2时，定位误差急剧增加，相对误差为36.78%。因此，降低待定位资源的定位标签的设置密度和信号传输频率，可以有效提高对动态资源的定位精度。
在室内情况中，由于建筑空间的庞大性和局限性，UWB信号的发射端和接收端之间不可制止地保存障碍物，因此信号无法以直达波的形式传输。UWB信号在此类NLOS传输历程中经� ；岱浩鸱瓷洹⒀苌洹⒄凵涞认窒�，导致多径效应的泛起。当定位信号通过差别的传输路径抵达每个接收端时，它们凭据各自的数据相互叠加，导致原始信号受到滋扰，丈量结果泛起较大的误差。III组试验中，在电动轨道车的轨道四周设置高2m的隔板，用于模拟NLOS信号流传条件。图6纪录了LOS和NLOS条件下UWB标签丈量位置的DRMS值（a）以及与实际运动轨迹相比的丈量轨迹（b）。试验结果标明，非视距流传会极大地影响UWB技术的定位精度。当动态单定位标签信号流传条件从LOS变革为NLOS条件时，定位误差划分从原先的0.08m (1Hz）和0.082m (5Hz）增长到0.129m (1Hz）和0.151m (5Hz），相对误差划分抵达了61.25%(1Hz）和84.15%(5Hz）。因此，将定位标签设置在待定位工具的顶部，减少定位标签与UWB定位基站之间的障碍物，从而制止NLOS流传条件对动态资源定位精度的显著影响。
本文基于UWB技术对仓储物流作业中动态资源定位精度的试验研究，详细剖析并验证了资源的运动速度、定位标签的设置密度、信号流传条件及信号传输频率等因素对UWB定位精度的影响。
(1) UWB定位技术关于建筑内动态资源的定位精度可以有效坚持在10cm左右，能够充分满足仓储物流作业中关于人员、车辆及重要物资和设备的定位监控的精度要求。（2）随着动态资源的运动速度增加，定位精度逐渐提高，动态资源的丈量轨迹和实际运动轨迹越发吻合。（3）高密度的UWB定位标签会造成信号的多址接入滋扰，泛起较大的定位误差。特别在信号传输频率为5Hz，标签密度从3PCs./m2增加到8PCs./m2时，定位误差增加了36.78%。（4）非视距(NLOS)流传会导致基于UWB定位技术的位置丈量结果泛起极大的偏移，试验中所丈量出的最大相对误差为84.15%。因此，接纳资源顶部定位、减少UWB信号发射端和接收端之间的障碍物等要领能大大提升UWB技术对动态资源的定位精度。（5）本研究为UWB定位技术在仓储物流作业中的应用提供了参考依据，同时满足了检测该技术在仓储情况下的定位精度需求，具有较高的理论价值和实际应用价值。
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