Precise and seamless positioning is becoming a basic requirement for the Internet of Things (IoT). However, there is a gap for precise positioning in Global Navigation Satellite System- (GNSS-) denied indoor areas. Thus, a multisensor integration system based on ultrawide-band (UWB), inertial navigation system (INS), nonholonomic constraints (NHCs), and Rauch–Tung–Striebel (RTS) smoother is proposed. In this system, the UWB performs as the major precise positioning system, while the INS bridges the UWB-degraded and UWB-denied periods. Meanwhile, the NHC restrains the drifts of INS, while the RTS smoother further upgrades the navigation accuracy. The contributions of this article are as follows. First, it presents the robust least square- (RLS-) based UWB positioning. The proposed method is effective in mitigating the impact of the effect of non-line-of-sight (NLOS), which is one of the most significant error sources for UWB positioning. Second, it derives the mathematical model of the UWB/INS/NHC/RTS integration, which is new compared to the existing approaches. Results illustrate that the proposed system can provide centimeter-level positioning accuracy, millimeter-level velocimetry accuracy, and accuracy of better than 0.05 and 0.15 degrees for horizontal and vertical attitude angles, respectively. Even in the scenario with short-term UWB outages (30 s), simulation results show that the three-dimensional position still can be better than 20 cm. Such accuracy values reach the state-of-the-art for indoor positioning using UWB and INS.

中文翻译：

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非完整约束和Rauch-Tung-Striebel滤波器增强的UWB / INS集成的评估

精确和无缝的定位正成为物联网（IoT）的基本要求。但是，在全球导航卫星系统（GNSS）被拒绝的室内区域中，精确定位存在差距。因此，提出了一种基于超宽带（UWB），惯性导航系统（INS），非完整约束（NHC）和劳赫－东－斯特赖贝尔（RTS）平滑器的多传感器集成系统。在此系统中，UWB是主要的精确定位系统，而INS则将UWB降级和UWB拒绝的周期桥接起来。同时，NHC抑制了INS的漂移，而RTS平滑器进一步提高了导航精度。本文的贡献如下。首先，它介绍了基于鲁棒最小二乘（RLS-）的UWB定位。所提出的方法有效地减轻了非视距（NLOS）的影响，后者是UWB定位的最重要误差源之一。其次，它推导了UWB / INS / NHC / RTS集成的数学模型，与现有方法相比，它是新的。结果表明，所提出的系统可以提供厘米级的定位精度，毫米级的测速精度以及水平和垂直姿态角分别优于0.05度和0.15度的精度。即使在UWB短期中断（30 s）的情况下，仿真结果也显示三维位置仍然可以优于20 cm。这样的精度值达到了使用UWB和INS进行室内定位的最新技术。这是UWB定位最重要的误差源之一。其次，它推导了UWB / INS / NHC / RTS集成的数学模型，与现有方法相比，它是新的。结果表明，所提出的系统可以提供厘米级的定位精度，毫米级的测速精度以及水平和垂直姿态角分别优于0.05度和0.15度的精度。即使在UWB短期中断（30 s）的情况下，仿真结果也显示三维位置仍可以优于20 cm。这样的精度值达到了使用UWB和INS进行室内定位的最新技术。这是UWB定位最重要的误差源之一。其次，它推导了UWB / INS / NHC / RTS集成的数学模型，与现有方法相比是新的。结果表明，所提出的系统可以提供厘米级的定位精度，毫米级的测速精度以及水平和垂直姿态角分别优于0.05度和0.15度的精度。即使在UWB短期中断（30 s）的情况下，仿真结果也显示三维位置仍然可以优于20 cm。这样的精度值达到了使用UWB和INS进行室内定位的最新技术。结果表明，所提出的系统可以提供厘米级的定位精度，毫米级的测速精度以及水平和垂直姿态角分别优于0.05度和0.15度的精度。即使在UWB短期中断（30 s）的情况下，仿真结果也显示三维位置仍然可以优于20 cm。这样的精度值达到了使用UWB和INS进行室内定位的最新技术。结果表明，所提出的系统可以提供厘米级的定位精度，毫米级的测速精度以及水平和垂直姿态角分别优于0.05度和0.15度的精度。即使在UWB短期中断（30 s）的情况下，仿真结果也显示三维位置仍可以优于20 cm。这样的精度值达到了使用UWB和INS进行室内定位的最新技术。