基于超宽带室内定位系统的研究与实现

发布时间：2023-04-20 04:40

　　近年来随着导航技术和定位技术的快速发展,人们对位置服务越来越依赖。室内定位技术也愈发受到人们的重视,与传统室外定位不同,它的工作场景复杂,空间小,所以对于室内定位来说,需要合适的定位技术和定位系统来为人们服务。传统的室内定位技术,例如红外线,超声波,蓝牙,ZigBee等技术,都有各自的优点或者缺点,而超宽带(Ultra-Wide Band,UWB)技术有着传输速率高,系统容量大,穿透能力强和发送功率小等优点,在定位方面有着良好的表现,因此文章提出利用UWB技术来建立室内定位系统,实现了室内定位的基本功能。主要内容如下:首先,在研究了当前的室内定位方法的基础上,结合UWB信号的特性,提出了利用双路飞行时间测距法进行定位模块系统的端对端的测量,并通过硬件设计实现了测距功能。其次,在分析学习了当前定位算法的基础上,提出了一种最小二乘法联合扩展卡尔曼滤波器的联合算法,对待测目标进行静态和动态定位,设计了运动检测方式,并对联合算法进行仿真,仿真结果验证了算法的有效性。接着,设计实现了室内定位系统的硬件电路和软件系统。基于DWM1000测距模块的硬件系统,实现了信号收发和测距功能;软件系统上采用了...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 超带宽发展历程和研究现状
    1.3 现有室内定位技术的比较
    1.4 本文研究内容及章节安排
第2章 超宽带概述以及定位系统模型
    2.1 超宽带概述
        2.1.1 UWB技术的概念
        2.1.2 UWB信号的定义
        2.1.3 UWB定位系统的优势和特点
    2.2 室内定位系统的建立以及常用的定位方法
        2.2.1 基于信号到达角度
        2.2.2 基于信号到达时间
        2.2.3 基于信号到达时间差
        2.2.4 基于信号接收强度
    2.3 定位性能的评价指标
    2.4 本章小结
第3章 超宽带定位系统联合算法
    3.1 经典定位算法
        3.1.1 最小二乘估计法
        3.1.2 Fang算法
        3.1.3 Chan算法
        3.1.4 Taylor迭代算法
        3.1.5 算法仿真分析和误差比较
    3.2 双路飞行时间测距
    3.3 最小二乘联合扩展卡尔曼滤波定位算法
        3.3.1 传统卡尔曼滤波模型
        3.3.2 扩展卡尔曼滤波跟踪定位
        3.3.3 运动状态检测
        3.3.4 联合算法流程
        3.3.5 联合算法仿真分析
    3.4 本章小结
第4章 UWB室内定位系统设计
    4.1 UWB室内定位系统的硬件设计
        4.1.1 硬件电路设计
        4.1.2 UWB室内定位系统PCB设计
    4.2 UWB室内定位系统的软件设计
        4.2.1 定位系统软件整体框架
        4.2.2 下位机软件设计
        4.2.3 上位机软件设计
    4.3 室内定位系统工作流程
    4.4 本章小结
第5章 UWB室内定位系统测试
    5.1 室内定位系统测试环境的搭建
    5.2 测距功能测试
        5.2.1 测距误差
        5.2.2 测距实验
    5.3 定位功能测试
        5.3.1 静止状态标签的定位
        5.3.2 运动状态标签的定位
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3794908