智慧养老院人员定位系统研制

发布时间：2023-03-12 05:16

　　现如今,我国人口老龄化愈发严重,空巢老人数量与日俱增,老人们趋向选择机构养老,然而传统的机构养老模式无法实现对老人的实时监护,智慧养老成为必然趋势。所谓智慧养老是指借助物联网、可穿戴技术与移动技术等为老人提供实时、高效、智能的养老服务。在这一模式中,精确、实时地掌握院中老人活动的位置信息是服务开展的基础,因此需要研制高精度、高容量、高动态、高可靠性的智慧养老院人员定位系统。本文针对上述需求,开展基于TDOA被动测量的UWB定位技术研究。为提升定位性能,研究了高精度无线时间同步技术和定位数据处理技术。此外,给出了定位系统总体设计方案,定制了系统硬件平台。最后,搭建实验平台以验证定位系统的有效性。本文主要工作包括:1.对比了现有的人员定位技术和定位原理,确定采用UWB定位技术并选择基于TDOA测量的定位机制,针对TDOA定位中建立的双曲线方程组求解难的问题,提出使用Chan算法获得初值并通过泰勒级数展开获取更优的位置估计结果,估计误差可以达到CRLB。2.针对定位系统工作中对于高精度时间同步的需求,对比分析了参考广播同步机制(RBS)、传感器时间同步算法(TPSN)和泛洪时间同步协议(FT...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 人员定位系统国内外研究态势
    1.3 超宽带定位技术国内外研究态势
    1.4 本文的主要工作与安排
第二章 人员定位技术基础
    2.1 无线定位原理
        2.1.1 基于AOA测量的定位原理
        2.1.2 基于RSS测量的定位原理
        2.1.3 基于时间测量的定位原理
    2.2 基于TDOA定位的解算方法
        2.2.1 Fang算法
        2.2.2 Chan算法
        2.2.3 泰勒级数展开算法
    2.3 UWB定位信号
    2.4 本章小结
第三章 智慧养老院人员定位关键技术研究
    3.1 时间同步技术
        3.1.1 RBS同步机制
        3.1.2 TPSN同步机制
        3.1.3 FTSP同步机制
        3.1.4 时间同步机制同步精度对比
    3.2 数据处理技术
        3.2.1 卡尔曼滤波算法
        3.2.2 卡尔曼滤波新息正交性抗野值方法研究
        3.2.3 数据处理效果仿真验证
    3.3 本章小结
第四章 智慧养老院人员定位系统研制
    4.1 系统需求分析
    4.2 系统总体方案设计
        4.2.1 系统构架设计
        4.2.2 定位方法设计
        4.2.3 同步方法设计
        4.2.4 系统组网方法设计
        4.2.5 终端入网设计
        4.2.6 终端数据回传方案设计
    4.3 定位系统工作流程
        4.3.1 中心站定位工作流程
        4.3.2 辅站定位工作流程
        4.3.3 终端定位工作流程
    4.4 定位系统硬件平台搭建
        4.4.1 中心站硬件设计定制
        4.4.2 辅站硬件设计定制
        4.4.3 定位终端硬件设计定制
    4.5 本章小结
第五章 系统测试与验证
    5.1 测试方案设计
        5.1.1 测试环境搭建
        5.1.2 测试方法与步骤
    5.2 定位精度测试结果与分析
        5.2.1 静态位置精度测量结果与分析
        5.2.2 航迹精度测量
    5.3 定位容量测试及结果
    5.4 系统功能测试及结果
        5.4.1 轨迹实时显示
        5.4.2 轨迹回放
        5.4.3 电子围栏越界报警
    5.5 本章小结
第六章 全文总结及展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3761021