室内声波定位中多址技术的研究

发布时间：2017-09-30 06:15

  本文关键词：室内声波定位中多址技术的研究

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【摘要】：近年来,基于位置服务的室内无线定位应用获得了蓬勃发展。但现有的室内无线定位技术因受到硬件设备和使用环境等因素的限制,而无法大规模的商业应用。本文借助移动设备终端提出一种基于双向测距的室内声波定位技术,并设计一种加权校正算法对定位结果进行校正。然而随着接入设备数量的增多,系统的多址能力越来越成为限制室内声波无线定位性能的瓶颈。为了提高定位系统的多址性能,本文设计一种基于二变量Chirp组合信号的多址技术。该多址技术可以在chirp信号之间的调频率相差较小情况下,依靠初始相位来保证多址信号间的正交性。从而有效抑制不同节点信号间的多址干扰,并显著提高定位系统容纳的地址数。最后,本文搭建了基于二变量Chirp多址信号的室内声波定位系统,并分别以测距和定位实验对该系统的定位性能进行实验测试。实验结果表明,在精度误差为1米时,本室内声波无线定位系统的定位精度可以达到91%。
【关键词】：室内定位 声波定位 多址技术 移动设备
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.1.1 研究背景9-11
• 1.1.2 研究意义11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 室内无线定位研究现状11-13
• 1.2.2 Chirp多址技术的发展及研究现状13-14
• 1.3 研究内容与创新点14
• 1.4 论文组织结构14-16
• 2 室内声波无线定位方法研究16-25
• 2.1 声波定位技术研究16-17
• 2.1.1 锚节点和待测节点16
• 2.1.2 声波定位原理16-17
• 2.2 测距算法分析17-18
• 2.2.1 到达时间的测距方法17
• 2.2.2 到达时间差的测距方法17
• 2.2.3 到达方向的测距方法17-18
• 2.2.4 接收信号强度的测距方法18
• 2.3 本文选取的测距方法18-19
• 2.4 定位算法分析19-24
• 2.4.1 定位原理19-20
• 2.4.2 定位误差分析20-22
• 2.4.3 校正定位算法22-23
• 2.4.4 本文采用的加权校准方法23-24
• 2.5 本章小节24-25
• 3 基于Chirp信号的多址技术研究25-46
• 3.1 声波信号的选取25-26
• 3.2 Chirp信号特点26-29
• 3.2.1 Chirp时域及频域特性26-27
• 3.2.2 脉冲压缩原理27-29
• 3.3 多址技术分析29-32
• 3.3.1 多址方案模型29-30
• 3.3.2 多址技术的设计约束30
• 3.3.3 现有多址方案30-32
• 3.4 本文选用的多址技术32-42
• 3.4.1 二变量Chirp组合信号的设计32-33
• 3.4.2 调频率与相位值的设定33-36
• 3.4.3 相关特性分析36-39
• 3.4.4 测距精度分析39-40
• 3.4.5 Chirp组合信号的特征检测40-42
• 3.5 多址性能分析42-44
• 3.5.1 调频率差的大小对系统性能的影响42-44
• 3.5.2 相位的引入对系统容量的影响44
• 3.6 本章小节44-46
• 4 声波定位系统的设计与实现46-54
• 4.1 定位系统的框架46-47
• 4.2 定位流程的设计47-49
• 4.3 测距实验49-50
• 4.3.1 硬件设备配置49
• 4.3.2 实验场景49
• 4.3.3 实验结果分析49-50
• 4.4 定位实验50-52
• 4.4.1 定位流程50-51
• 4.4.2 定位系统性能指标51
• 4.4.3 实验场景51-52
• 4.4.4 定位性能分析52
• 4.5 定位系统的可扩展性52-53
• 4.6 本章小结53-54
• 5 总结与展望54-56
• 5.1 总结54-55
• 5.2 展望55-56
• 参考文献56-61
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果61-62
• 致谢62-64

【参考文献】

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本文编号：946591