基于UWB的室内高精度定位系统的设计与实现
发布时间：2020-12-24 14:29
在很多室内应用场景下,需要定位系统对现存物品以及工作人员进行定位,起到系统管理和监控的作用。相比于WIFI、蓝牙、射频、ZigBee、超声波等技术,UWB技术具有良好的抗多径能力和抗干扰能力,定位精度高,在室内定位领域具有很大优势。本课题根据这一需求,设计并实现了一套基于UWB的室内高精度定位系统,基站与标签通过UWB通信得到标签与各基站之间的距离,在PC端上位机接收到主基站发送的定位信息,通过定位算法解算后进行实时位置显示和轨迹绘制。基于UWB通信模块设计了基站和标签硬件终端和嵌入式软件。选取DecaWave公司设计的DWM1000作为UWB通信模块,基站与标签记录下每次接收或发送UWB信号的时间戳,基于对称双边双向测距算法进行了UWB通信软件设计,STM32计算出标签到达各基站的时间差后,主基站将原始测量数据通过WIFI模块发送到上位机进一步解算。采用偏最小二乘法对硬件测量得到的标签到达基站时间差进行初步位置估计,将初值作为粒子群算法的输入端,得到标签坐标值。并结合无迹卡尔曼滤波算法进行跟踪预测,以预测值为中心设置粒子群算法的搜索范围,加速了粒子群算法收敛,提高了算法运行速度,得到...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ubisense7100实时定位系统
图 1-1 Ubisense7100 实时定位系统[13]源于清华大学测试技术与仪器国家重点实验室的清研讯科研发calSense 精确定位系统，定位精度最高可达 10cm，已成功应用于工厂、电、隧道、监狱、煤炭、化工等行业，解决了工业现场供应链组件、设备人员精确定位的问题，如图 1-2 所示各种类型的基站和标签，标签主要分、车载型、胸牌型、安全帽型和资产型标签。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2.2 基于 UWB 的基站与标签硬件设计方案图 2-3 是基于 UWB 的基站和标签的硬件终端设计方案。基站和标签硬件总体设计大致相同，遵循低功耗原则设计整体硬件电路。基站和标签都包括微处理器最小系统、UWB 收发模块和电源管理单元等，标签还具有 MPU6050 模块通过 IIC总线与 STM32 相连用于测量加速度。WIFI模块上位机软件UARTUART
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于临近听域超声波TDOA室内定位的实现[J]. 齐恒,彭林宁,姜禹,胡爱群. 数据采集与处理. 2018(06)
[2]矿井NLOS环境下改进UKF超宽带定位算法[J]. 李旭虹,张同丽,张育芝. 西安科技大学学报. 2018(05)
[3]基于超宽带的室内定位技术[J]. 李自良,韩笑,李硕,袁保合. 数字通信世界. 2018(08)
[4]室内定位技术在智能化管理中的应用[J]. 蒋依明,于胜,张幼明,肖大海,张婧怡,孟倩倩. 通讯世界. 2018(06)
[5]基于TW-TOF的UWB室内定位技术与优化算法研究[J]. 牛群峰,曹一帆,王莉,惠延波. 自动化与仪表. 2018(01)
[6]基于粒子群算法和平方根平淡卡尔曼滤波的北斗导航系统定位估计算法[J]. 陈小玲,茅旭初. 上海交通大学学报. 2017(05)
[7]基于超宽带的移动机器人室内定位系统设计[J]. 卢靖宇,余文涛,赵新,孙广毅. 电子技术应用. 2017(05)
[8]基于Taylor展开的UWB井下定位算法研究与实现[J]. 谢芝玉,刘雄飞,胡志坤. 计算机工程与应用. 2017(02)
[9]卡尔曼滤波的基本原理及应用[J]. 彭丁聪. 软件导刊. 2009(11)
[10]基于粒子群优化算法的WSNs节点定位研究[J]. 王晓乐,徐家品. 计算机应用. 2009(02)
博士论文
[1]无线传感器网络中的传输参考超宽带技术研究[D]. 赵华.南京师范大学 2012
硕士论文
[1]基于UWB的高精度室内三维定位技术研究[D]. 陈燕.电子科技大学 2018
[2]基于超宽带的定位技术研究与应用[D]. 阳熊.电子科技大学 2015
[3]基于UWB的室内定位算法研究与应用[D]. 朱永龙.山东大学 2014
本文编号：2935816
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ubisense7100实时定位系统
图 1-1 Ubisense7100 实时定位系统[13]源于清华大学测试技术与仪器国家重点实验室的清研讯科研发calSense 精确定位系统，定位精度最高可达 10cm，已成功应用于工厂、电、隧道、监狱、煤炭、化工等行业，解决了工业现场供应链组件、设备人员精确定位的问题，如图 1-2 所示各种类型的基站和标签，标签主要分、车载型、胸牌型、安全帽型和资产型标签。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2.2 基于 UWB 的基站与标签硬件设计方案图 2-3 是基于 UWB 的基站和标签的硬件终端设计方案。基站和标签硬件总体设计大致相同，遵循低功耗原则设计整体硬件电路。基站和标签都包括微处理器最小系统、UWB 收发模块和电源管理单元等，标签还具有 MPU6050 模块通过 IIC总线与 STM32 相连用于测量加速度。WIFI模块上位机软件UARTUART
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于临近听域超声波TDOA室内定位的实现[J]. 齐恒,彭林宁,姜禹,胡爱群. 数据采集与处理. 2018(06)
[2]矿井NLOS环境下改进UKF超宽带定位算法[J]. 李旭虹,张同丽,张育芝. 西安科技大学学报. 2018(05)
[3]基于超宽带的室内定位技术[J]. 李自良,韩笑,李硕,袁保合. 数字通信世界. 2018(08)
[4]室内定位技术在智能化管理中的应用[J]. 蒋依明,于胜,张幼明,肖大海,张婧怡,孟倩倩. 通讯世界. 2018(06)
[5]基于TW-TOF的UWB室内定位技术与优化算法研究[J]. 牛群峰,曹一帆,王莉,惠延波. 自动化与仪表. 2018(01)
[6]基于粒子群算法和平方根平淡卡尔曼滤波的北斗导航系统定位估计算法[J]. 陈小玲,茅旭初. 上海交通大学学报. 2017(05)
[7]基于超宽带的移动机器人室内定位系统设计[J]. 卢靖宇,余文涛,赵新,孙广毅. 电子技术应用. 2017(05)
[8]基于Taylor展开的UWB井下定位算法研究与实现[J]. 谢芝玉,刘雄飞,胡志坤. 计算机工程与应用. 2017(02)
[9]卡尔曼滤波的基本原理及应用[J]. 彭丁聪. 软件导刊. 2009(11)
[10]基于粒子群优化算法的WSNs节点定位研究[J]. 王晓乐,徐家品. 计算机应用. 2009(02)
博士论文
[1]无线传感器网络中的传输参考超宽带技术研究[D]. 赵华.南京师范大学 2012
硕士论文
[1]基于UWB的高精度室内三维定位技术研究[D]. 陈燕.电子科技大学 2018
[2]基于超宽带的定位技术研究与应用[D]. 阳熊.电子科技大学 2015
[3]基于UWB的室内定位算法研究与应用[D]. 朱永龙.山东大学 2014
本文编号：2935816
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