基于UWB的多节点自组网协同定位技术研究

发布时间：2020-05-09 17:45

【摘要】：全球定位系统(Global Positioning System,GPS)在室外能够取得较好的定位效果,然而对于GPS信号无法覆盖的室内,因为其环境复杂、多径和非视距情况较为严重,很难实现高精度定位。为了解决这一问题,出现了红外线、蓝牙、Zigbee、Wifi和超声波等技术,但这些技术的定位精度不是很令人满意。随着无线通信的发展和普及,协同定位技术(Cooperative Positioning,CP)应运而生,其通过各节点之间测量信息的相互交换,能够有效地提高定位精度。考虑到超宽带(Ultra-Wide Bandwidth,UWB)技术具有穿透性能好、功耗低、抗多径性能好等长处,并且在测距和定位领域具有绝对的优势,本文首先将UWB技术和协同定位技术应用到室内定位中,提出一种基于UWB的室内协同定位方法。该方法下,目标节点之间可以相互收发对方的测量数据,能够使不在参考节点传输距离内的节点也能定位。实验结果显示该方法的定位性能相比于传统的室内定位方法得到了明显的优化。然后针对UWB信号在传播途中易受桌椅、门窗等遮挡导致测距精度降低的情况,引入最小二乘残差法(Least Squares Residuals,LSR)对测距误差较大的节点进行剔除,从而提出一种基于UWB和LSR的协同定位方法,实验结果显示该算法能够有效剔除故障节点,提高系统的定位精度。接着针对传统的最小二乘残差法只能剔除单个故障的问题,提出一种改进总体最小二乘残差(Improved Total Least Squares Residuals,ITLSR)算法,并通过仿真对比验证了其在多节点故障情况下的剔除能力。最后,将上述ITLSR算法应用到室内协同定位中,提出一种基于UWB和ITLSR的协同定位方法,并在嵌入式平台上实现,实验结果显示,该算法能够有效的提高系统的定位精度。
【图文】：

TOA原理图

2R图 2.4 TOA 原理图法的原理和基于 TOA 定位方法几乎时间必须一致，也不要求发射信号致。TDOA 定位方法通过估算目标进而获得目标节点与两个参考节点
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN92

【参考文献】

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本文编号：2656501