基于超宽带的室内移动目标定位系统设计

发布时间：2020-09-12 09:22

　　目前,无线传感器网络(Wireless Sensor Networks-WSN)技术发展迅速,室内环境下的位置的服务(Location Based Service-LBS)技术成为新的研究热点。现有的定位技术大多采用测距方式和无需测距方式,前者定位简单但易受到非视距的影响,后者对于定位算法有着更苛刻的要求。超宽带(Ultra Wide Band-UWB)是一种短距离无线通信技术,具有高传输速率、高的时间和空间分辨率、低功耗、保密性好以及低成本等特点。本文基于超宽带技术并结合嵌入式系统设计室内定位系统,可以实现对移动目标的准确定位和轨迹跟踪。基于超宽带的室内移动目标定位系统采用嵌入式系统完成定位基站和移动标签的硬件设计。在室内固定基站的位置,并在移动目标上安装定位标签,定位基站和移动标签通过同步收发UWB数据信号实时进行数据交换,并测量移动目标的定位数据信息,完成对移动物体的实时定位。通过对标准的TDOA(到达时间差)定位算法进行优化。测量基站与标签之间的信号到达的时间差并建立双曲线交叉模型来实现对移动目标的实时定位,配合卡尔曼滤波算法对系统输入输出数据进行观测以及系统状态进行最优估计,并结合实验测试的目标实际位置参数对定位精度进行修正来减小定位误差,提高系统的准确性、可靠性和稳定性。上位机应用软件的开发采用Qt(C++图形用户界面应用程序开发框架)设计,可以实现与定位基站的数据传输及远程的信息交互,并实时显示定位目标的移动轨迹。搭建实验测试平台,对移动目标运动轨迹进行定位和跟踪,比较分析移动目标实际运动轨迹和规划轨迹的偏差来进行系统测试,结果表明系统整体通信稳定,定位误差为±20cm,实现了对移动目标的定位和轨迹跟踪。
【学位单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN925
【部分图文】：

定位模型,超声波

定位技术现状波定位技术是一种在方向性和传播距离上有一定优势的无线技术，上最广泛的一种测距技术。较短距离的超声波测距系统度为也可达到厘米级。超声波技术在定位方面针对不同用反射式测距法，而定位则通过三角定位算法完成对目标声波定位比较流行的做法为在一定环境下的特定位置放被定位目标携带信号接收器，可测定目标到各个发射器的可定位目标位置，此种方案可以较大的避免环境的影响1 所示，目标发射位置一般以直角搭建,发射器可以放置0,Y,0）三个坐标处[25]。

定位技术,蓝牙

ure 1-3 A infrared positioning technology理为：红外线发射器和接收器共同组的交流对射来传输数据，室内环境下区域中若有目标进入时，两侧红外设器不能正常的接收到有效的信息，则示目标位置[27]。这种定位方式的优强，一般可以用于安防环境。但是在外通信设备，成本昂贵，因此这种定使用和部署。蓝牙定位技术是蓝牙 iBeacon 定位的现定位目标。如图 1-4 所示。

定位系统,信息数据库,读写器

FID 定位系统一般由电子标签、读写器及服务器信息数据库等，结构如图 1-6 所示。其中射频标签和读写器的信息交换可以输。在定位系统的运行过程中，移动物体要携带小型的射频读签则可以内置嵌入。射频标签上一般处理和存储位置识别的信则通过有线或无线形式连接到服务器的信息数据库[31]。

【参考文献】