基于UWB和惯性测量单元的人员定位搜寻技术研究

发布时间：2024-06-11 22:09

　　在应急救援行动中,救援人员与待救人员的位置信息对指挥救援中心均至关重要。救援人员携带的惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)可以在各种复杂环境中,仅依靠惯性传感信息实现对救援人员的位置估计,但在很大程度上仍无法获取待救人员的位置信息。因此,发展具有搜寻功能的人员定位技术成为现代高效应急救援的关键。超宽带(Ultra Wide Band,UWB)雷达技术发展迅速,雷达传感器逐渐趋于小型化与便携化,通过与惯性技术相结合,可以实现搜寻过程中的位置信息互补,完成对待救人员的搜寻,具有很好的应用前景。本文通过救援人员随身携带惯性测量单元与UWB终端的方式获取救援人员与待救人员的位置信息。由惯性测量单元和UWB终端提供救援人员的位置信息,由救援人员携带的UWB搜寻雷达获取待救人员的位置信息,最终实现系统的定位与搜寻功能。主要研究内容如下:针对救援人员的定位问题,本文提出了一种基于UWB和IMU的联合定位算法。该算法以扩展卡尔曼滤波器作为信息融合框架,以UWB设备的测距信息作为观测量,并建立非视距(Non-Line of Sight,NLOS)误差识别与补偿机制。...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 室内定位技术研究现状
        1.2.2 UWB雷达探测技术研究现状
    1.3 论文主要研究内容与章节安排
第2章 定位与搜寻技术基本理论
    2.1 定位与搜寻技术理论框架
    2.2 定位算法
        2.2.1 PDR算法基础与优化
        2.2.2 UWB测距与定位技术基础
    2.3 信息融合基本理论
        2.3.1 卡尔曼滤波算法
        2.3.2 扩展卡尔曼滤波算法
    2.4 UWB搜寻雷达的测距基础
        2.4.1 匹配滤波
        2.4.2 脉冲压缩
    2.5 SAR的基本理论
        2.5.1 SAR的回波信号特性
        2.5.2 SAR的探测原理
    2.6 本章小结
第3章 定位与搜寻算法研究
    3.1 定位与搜寻技术的难点分析与解决方案
        3.1.1 定位与搜寻技术的难点分析
        3.1.2 定位与搜寻技术的解决方案
    3.2 救援人员定位算法
        3.2.1 信息融合框架建立
        3.2.2 UWB信号的NLOS环境识别
        3.2.3 基于NLOS环境识别的联合定位算法
    3.3 待救人员搜寻算法
        3.3.1 基于移动式雷达网络的目标搜寻算法
        3.3.2 UWB搜寻雷达合成孔径成像技术
    3.4 本章小结
第4章 测试和验证
    4.1 硬件平台与测试方案
        4.1.1 硬件平台
        4.1.2 测试方案与目标要求
    4.2 联合定位算法实验验证
        4.2.1 算法仿真
        4.2.2 实验验证
    4.3 基于移动式雷达网络的目标搜寻算法实验验证
        4.3.1 算法仿真
        4.3.2 实验验证
    4.4 UWB搜寻雷达合成孔径成像技术实验验证
        4.4.1 脉冲信号模型
        4.4.2 实验验证
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 未来工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果



本文编号：3992788