基于UWB的室内停车场定位系统设计与实现
发布时间：2020-08-01 12:29
【摘要】：停车是汽车出行过程中的刚性需求。随着汽车出行量的日益增长,停车位资源变得越来越紧张,修建的停车场越来越复杂,驾驶员在停车场内找到目的车位的难度越来越大。在室外停车场,使用GPS定位技术能够有效地辅助驾驶员寻找到目的车位。但是,在室内停车场,GPS常常不能使用。于是,将室内无线定位技术引入室内停车场用于车辆定位变得十分必要。在室内停车场,车辆行驶速度一般被限制在5km/h以内,即不超过1.39m/s。并且,每个停车位的大小通常为5.5m×2.5m左右。这些限制条件使得车辆定位精度应该达到分米至厘米级别。然而,当前RFID、蓝牙、WiFi、ZigBee等技术的室内定位精度通常达不到这一要求。因此,本文提出把理论上能够达到10cm定位精度的UWB定位技术应用至室内停车场车辆定位系统,实现高精度的车辆定位,帮助驾驶员快捷地到达目的车位。本文的主要工作和成果如下:(1)设计并实现了基于UWB的室内停车场定位系统。利用DW1000射频收发芯片和STM32F105主控制器完成了锚节点和标签节点的硬件设计与电路调试;实现了距离测量层的嵌入式软件、位置解算层的位置解算平台和存储显示层的服务器软件;采用TDM技术实现了多标签实时定位。(2)针对时钟漂移带来的测距误差,提出了一种SSA-TWR测距机制的改进型距离算法。推导了改进型算法和常用的三种距离算法的TOF误差表达式,利用MATLAB平台仿真对比了四种算法测距误差的大小,验证了本文提出的改进型算法能够最优地减小时钟漂移带来的测距误差。因此,本系统采用该改进型距离算法实现节点间距离的计算。(3)通过实验经验得到天线延迟校准参数,并修正了天线延迟带来的测距误差。利用约束线性最小二乘定位算法实现了标签位置的估算。(4)开展了定点测距实验、单标签定点定位实验、多标签定点定位实验和移动跟踪实验。实验结果表明,本系统的测距精度不超过5cm,定位精度不超过20cm,能够实现多标签定位,并且对移动的标签节点具有良好的跟踪能力。
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN925
【图文】：
避免消息帧之间发生冲突。无线定位网络的信道配置决定单个标签实现逡逑定位所需的最短时长，根据这一时长，系统将单个标签的位置刷新周期划分成多个逡逑时隙。如图３．２所示，每个标签被随机分配至特定时隙，它将在自己的时隙中依次逡逑与锚节点Ｍｌ、Ｍ２、Ｍ３进行测距，完成后进入休眠，并在自己的下一个时隙到来逡逑时再次被唤醒，与锚节点进行测距。网关锚节点Ｍｌ负责监管和保证每个标签均处逡逑于正确的时隙。当网关节点Ｍｌ接收到来自某个标签节点的测距请求帧，它将核对逡逑该请求帧是否在该标签节点的时隙中被发送。与此同时，在网关节点向该标签发送逡逑的回复帧中将包含该标签下次发起定位请求的时间。逡逑１２逡逑
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本文编号：2777460
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN925
【图文】：
避免消息帧之间发生冲突。无线定位网络的信道配置决定单个标签实现逡逑定位所需的最短时长，根据这一时长，系统将单个标签的位置刷新周期划分成多个逡逑时隙。如图３．２所示，每个标签被随机分配至特定时隙，它将在自己的时隙中依次逡逑与锚节点Ｍｌ、Ｍ２、Ｍ３进行测距，完成后进入休眠，并在自己的下一个时隙到来逡逑时再次被唤醒，与锚节点进行测距。网关锚节点Ｍｌ负责监管和保证每个标签均处逡逑于正确的时隙。当网关节点Ｍｌ接收到来自某个标签节点的测距请求帧，它将核对逡逑该请求帧是否在该标签节点的时隙中被发送。与此同时，在网关节点向该标签发送逡逑的回复帧中将包含该标签下次发起定位请求的时间。逡逑１２逡逑
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本文编号：2777460
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