巷道中无线多频道精确测距方法的研究

发布时间：2017-08-29 15:36

  本文关键词：巷道中无线多频道精确测距方法的研究

  更多相关文章： 巷道 多波模理论 射线跟踪 多频道 测距定位

【摘要】：完善的无线通信系统在巷道受限空间中非常重要,其中精确度高、稳定性强的定位系统可以保证巷道中人员和设备的安全,提高工作效率。考虑成本,巷道中无线精确定位多采用与距离有关的定位;先测距,然后定位,所以测距的精度和准确性会直接影响定位的精度。巷道中无线传播具有特殊性,巷道空间狭长,巷道壁以及周边物体会引起无线信号发生反射、散射和衍射等现象,多径效应显著,使得到达接收机时电磁波的幅度不平稳,某些区域产生很大的深衰落。由于以上原因RSSI测距精度具有很大的偏差,基于RSSI(接收信号强度)传统定位方法在巷道中的应用受到了限制。本文主要针对巷道中RSSI测距偏差大的问题,提出采用多频道补偿方式提高RSSI测距精度。首先,论文分别对巷道的近距离和远距离的无线信号深衰落特点进行分析。近距离采用射线跟踪法,远距离分析则采用波模理论。深衰落的位置与幅度受天线位置、巷道尺寸、以及信号频率等因素影响。通过理论仿真证明信号频率的微变会引起深衰落区位置的变化。针对该发现,论文利用CC2530 Zig Bee无线模块在实验楼走廊中模拟巷道进行了实验,实验结果也证明了Zig Bee不同频道的深衰落位置会有较小程度的偏差。最后,利用以上结论,论文提出了多频道补偿精确测距方法。论文采用三个频道的RSSI数据对深衰落区进行补偿,先利用高斯滤波对各频道进行处理,然后通过求导方式确定需补偿的频道,再采用卡尔曼对该频道进行预处理,最后通过求均值方法补偿。通过仿真和实际实验,对单频道和三频道补偿算法测距误差进行对比分析,结果表明,多频道补偿算法测距误差比单频道要小,测距精度从4m降到2m。
【关键词】：巷道 多波模理论 射线跟踪 多频道 测距定位
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 1 绪论15-23
• 1.1 课题背景及意义15
• 1.2 课题研究现状15-21
• 1.3 课题任务21-22
• 1.4 论文结构22-23
• 2 无线信道环境特征23-26
• 2.1 引言23
• 2.2 大尺度衰落23-24
• 2.3 小尺度衰落24-25
• 2.4 小结25-26
• 3 巷道中近距离的无线衰落分析26-37
• 3.1 引言26
• 3.2 射线跟踪法建模26-30
• 3.3 深衰落区与距离的关系30-32
• 3.4 仿真与分析32-36
• 3.5 小结36-37
• 4 巷道中远距离的无线衰落分析37-47
• 4.1 引言37
• 4.2 波模理论37-40
• 4.3 多波模理论40-42
• 4.4 深衰落区与距离的关系42
• 4.5 仿真与分析42-46
• 4.6 小结46-47
• 5 多频道补偿算法47-58
• 5.1 引言47
• 5.2 单频道测距方法47-48
• 5.3 多频道补偿算法48-49
• 5.4 补偿频道确定49
• 5.5 卡尔曼预处理49-50
• 5.6 实验与仿真50-57
• 5.7 小结57-58
• 6 总结与展望58-60
• 6.1 总结58-59
• 6.2 展望59-60
• 参考文献60-63
• 作者简历63-65
• 学位论文数据集65

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本文编号：754119