基于nanoPAN定位技术在物流停车场管理系统中的设计研究

发布时间：2017-08-22 03:14

  本文关键词：基于nanoPAN定位技术在物流停车场管理系统中的设计研究

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【摘要】：现代物流产业发展日新月异,已发展成为国民经济的支柱行业之一。物流园区停车场内的车辆定位监控对于提高物流产业的信息化和智能化具有重要作用,并已经在物流运输实践中得到了广泛应用。其中基于卫星导航的车辆定位监控系统已经比较成熟,但是GPS无法应用于停车场内车辆高精度定位的需求,而超声波、Wi-Fi、RFID、UWB等技术在停车场内定位的应用中也都具有各自的优缺点。因此,选取合适的无线定位技术对物流园区停车场车辆定位系统非常重要。本文的课题需要对入场的物流车辆进行定位和监控管理。主要研究是基于nanoPAN的物流停车场车辆定位的系统,研究的主要内容如下：首先,介绍和分析了目前常用的几种无线定位系统,重点研究了线性调频扩频(CSS)技术,并与其它几种无线定位技术做了技术特点以及优势的比较。在此基础上,设计了一种基于nanoPAN5375射频模块的物流停车场无线定位系统,该系统的设计包括无线终端的软、硬件设计,上位机监控软件的设计。其次,通过研究三维空间中位置计算的基本方法,并对三维空间定位结果进行了分析,出于对实时性和实用性的考量,确定了以二维平面定位为本文的方向。系统采用了基于信号传播时间的双边双路测距算法(SDS-TWR),完成了无线终端点对点测距程序的代码编写,实现了测距；为克服环境对定位精度造成的不利影响,本文采用了一种卡尔曼滤波算法,并提出了一种结合三边测量定位的加权校正定位算法进行二维平面中的目标节点的定位。定位系统首先利用三边测量定位算法计算出各节点的初始坐标位置,然后结合使用初次定位获得的参考节点与待测节点的位置信息来确定参考节点与待测节点的近邻程度,并通过参考节点的实际坐标与估算坐标之间的误差,来校正待测节点的初始估算坐标,从而降低了定位误差。最后,本系统的硬件部分以嵌入式ARM为平台,以德国Nanotran公司的nanoPAN5375射频模块为定位的核心。软件设计主要由无线终端软件系统和上位机软件系统组成。无线终端主要用于收集测距数据及车载终端的单独显示：上位机主要用于计算坐标位置和对整个定位过程进行实时监控显示。定位系统结果测试表明：该系统基本实现了定位精度高、范围广、实时性好以及低成本等指标的要求。最后,根据该系统的不足之处,给出了将来进一步改善的方法和思路。
【关键词】：物流车辆定位 高精度 嵌入式系统 nanoPAN5375 二维定位 加权校正算法
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP315;TN92
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景及意义10-13
• 1.1.1 课题的研究背景10-11
• 1.1.2 课题的研究意义11-13
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势13-14
• 1.3 现阶段停车场管理系统的缺陷14-16
• 1.4 课题研究的主要内容16-17
• 1.5 论文的章节安排17-18
• 第2章 无线定位技术分析18-28
• 2.1 定位技术介绍18-21
• 2.2 测距方法分析21-24
• 2.2.1 基于信号到达时间的测距方法(TOA)22
• 2.2.2 基于信号到达时间差的测距方法(TDOA)22-23
• 2.2.3 基于接收信号强度的测距方法(RSSI)23-24
• 2.3 位置估计算法分析24-27
• 2.3.1 三边测量定位法24-25
• 2.3.2 K近邻算法25-26
• 2.3.3 校正定位算法26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 二维平面中定位算法研究设计28-40
• 3.1 三维空间定位算法研究28-31
• 3.1.1 三维空间定位设计实现28-30
• 3.1.2 三维空间定位算法实验数据分析30-31
• 3.2 定位算法设计31-37
• 3.2.1 SDS-TWR测距方法设计31-33
• 3.2.2 卡尔曼滤波估计算法33-34
• 3.2.3 二维平面定位方法设计34-36
• 3.2.4 加权校正算法36-37
• 3.3 二维平面定位算法性能评估37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 基于nanoPAN的车辆定位系统的设计40-56
• 4.1 物流停车场定位系统总体架构40-42
• 4.2 无线定位终端设计42-50
• 4.2.1 无线定位终端硬件设计42-47
• 4.2.1.1 nanoPAN5375无线模块43-45
• 4.2.1.2 ARM嵌入式开发板的硬件介绍45-47
• 4.2.1.3 电源模块47
• 4.2.2 无线定位终端的软件设计47-50
• 4.3 上位机监控系统设计50-52
• 4.3.1 监控系统结构设计50
• 4.3.2 监控系统功能设计50-51
• 4.3.3 监控系统软件设计51-52
• 4.3.4 GIS地图化显示及相关软件52
• 4.4 系统实现52-55
• 4.5 本章小结55-56
• 总结与展望56-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文63

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本文编号：716717