论文概要
麻省理工学院的研究人员开发出了一种新方法，能让无人机在室内、黑暗以及低能见度环境中实现自主定位，研究人员开发的这个系统名为"MiFly"，在这个系统中，无人机借助射频波，通过放置在周围环境中的单个标签反射的信号，就能实现自主定位。
文章介绍了一种名为MiFly的无人机自主定位系统，该系统能够在室内和室外环境中，包括低能见度、黑暗和GPS信号被阻断的情况下，实现6自由度（6DoF）的自我定位。MiFly通过利用单个毫米波锚点来实现这一功能。系统通过在无人机上安装轻量级高分辨率的毫米波雷达，并结合惯性测量单元（IMU），能够准确且稳健地跟踪无人机的6DoF轨迹。
参数
6DOF（ 6 Degrees of Freedom ）6个自由度指的是一个物体在三维空间中的完整运动描述，无人机在飞行过程中不仅会直线移动，还会倾斜、旋转。因此，为了实现自主导航，无人机必须依据六个自由度来估算自身在空间中的位置和轨迹， 6DoF包括：
平移自由度
前后运动：物体沿X轴方向的平移。
左右运动：物体沿y轴方向的平移。
上下运动：物体沿z轴方向的平移。
旋转自由度
Roll（滚转）：物体绕X轴的旋转。
Pitch（俯仰）：物体绕Y轴的旋转。
Yaw（偏航）：物体绕Z轴的旋转。
无人机搭载的惯性测量单元（IMU）可以测量加速度、高度和姿态变化的传感器。通过融合该传感器的数据和标签反射的毫米波测量数据，精确估算出无人机完整的六个自由度。
系统架构
雷达测距测角：带有两个雷达的无人机反射信号，此外，无人机还包含一个标准的内部惯性测量单元（IMU）。 6DOF定位将无人机的内部IMU与3D锚定位融合，返回距离、方位角和高度信息以计算位置。
可以使用锚的频率来估计距离，公式如图，其中c是光速，k是chirp信号的斜率，fpeak是FFT估算的峰值频率，fanchor是锚点调制频率。
由于天线的间距，锚信号将需要传播一个较小的距离才能到达第二个接收天线，进而测出水平角。 Mifly利用了两个正交的雷达，以获得方位角和俯仰角。
信号极化：分开两个接收的信号，水平接收器仅接收水平雷达传输的信号，而垂直接收器仅接收垂直雷达的信号，使用两种不同的极化来同时发送和接收信号。
双频调制:以不同的频率调节锚点上的垂直和水平天线，在FFT中产生两个不同的峰，区别不同的信号。
RF-IMU融合：通过IMU直接获取 滚转角（Roll）、俯仰角（Pitch）和偏航角（Yaw），并与毫米波定位结果融合。 IMU输出：提供无人机本体系（df）相对于世界系（dw）的旋转矩阵，并据此进行坐标转换，将锚点在无人机坐标系的位置转换为全局坐标系位置。
关键创新
双极化雷达：水平与垂直极化雷达同时工作，通过极化分离信号，实现单锚点3D定位。
双频调制：水平与垂直锚点天线使用不同调制频率，避免信号干扰。
IMU融合：解决旋转模糊性，将3D位置扩展为6DoF姿态。
实验结果：中位定位误差7cm，90%误差<15cm，适用于遮挡、黑暗及无GPS环境。