室内人体微波定位系统研究

发布时间：2020-05-29 00:58

【摘要】：随着互联网+时代的到来,基于位置服务的需求日益增多,作为万物互联基础技术之一的室内定位技术,近年来也获得了更多的关注。微波室内定位技术就是利用微波信号的全部或部分特征,在室内对目标位置进行探测的技术。其中调频连续波(7)Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW(8)定位技术,因为结构相对简单、尺寸小、精度高的优点,在室内近距离定位上的优势明显,而受到广泛的关注。本文以FMCW定位技术为核心,设计了一个室内微波人体定位系统,用以在室内环境中对人进行定位。定位算法部分,首先介绍了室内信道模型与典型定位算法,在此基础上综合分析了现有的室内定位技术。其后基于对室内特定环境条件进行分析,并针对室内静态物体对定位系统精度的影响,对去除静态频谱背景噪声的算法进行优化,并提出了一种可以在静态环境出现变化后更新静态频谱的方法。通过对FMCW定位系统固有精度的分析,优化了矫正算法,并通过实例验证了新矫正算法具有更高的系统定位精度。硬件实现方面,首先采用小数N分频锁相环频率合成的方式构建FMCW信号源,接着对整体硬件系统的其他器件设计进行了分析,同时对收发链路进行测试。之后选用USRP平台作为数据处理平台,搭建完成了一个室内人体微波定位系统。最后,设计了一个实际场景的测试实验。在一个典型的办公室环境内对背景噪声滤除算法与矫正优化算法进行测试,同时对固定目标进行定位。最终得到本文实现的定位系统,对于静态物体的平均距离误差为24.61cm,验证了本文提出的定位算法的正确性。
【图文】：

延迟模型,室内环境,多径

图 2-1 室内环境多径延迟模型802.15.4a 工作组根据多组实验的测量数据,借鉴 SV（Saleh-Valenzuela）信道模型[59]，针对接收信号有分簇到达的现象，拟合后得出模拟信道的多径延迟模型，采用如下冲击响应进行描述：, , ,0 0( ) exp( ) ( )L Kdiscr k l k l l k ll kh t a j t T (2-6)其中，k ,la ：第 l 簇中的第 k 个分量的权值；lT ：第 l 簇的延迟；k ,l ：第 k 个分量相对于第l簇到达时间lT 的延迟；k ,l ：相位均匀分布于整个带通系统，可以视为均匀分布于[0, 2π]的随机变量。根据文献[60]描述，模型的重要参数：簇的数量 L，服从泊松分布：( ) exp( )( )!LLL Lpdf LL (2-7)

模型图,信道,冲击响应,模型

13(e) (f)图 2-2 IEEE802.15.4a 六类信道冲击响应模型。 (a) CM1 信道实现；(b) CM2 信道实现；(c) CM3 信道实现；(d) CM4 信道实现；(e) CM7 信道实现；(f) CM8 信道实现根据室内人体微波定位系统的实际应用场景，仿真实验中将采用 802.15.4a 中提供的适用于频率在 2-10GHz 范围内的超宽带室内环境的 CM4 模型，作为采用的环境影响。由于该模型能更好的模拟实际测量过程中的真实环境对系统产生的干扰，，对实测中时延、多径和可能无直接到达路径的情况有较好的拟真，可以更好
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN015

【相似文献】