本文關(guān)鍵詞：消防員室內(nèi)定位系統(tǒng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：實(shí)現(xiàn)消防員室內(nèi)定位不僅能提高火災(zāi)現(xiàn)場救援效率,還能保障消防員自身安全。在室內(nèi)環(huán)境,GPS信號丟失,無法進(jìn)行定位;現(xiàn)有的室內(nèi)定位方式如藍(lán)牙、無線局域網(wǎng)、超寬帶、射頻標(biāo)簽等也不能適用于消防員室內(nèi)定位,這些方法需要在建筑物內(nèi)預(yù)先安裝基礎(chǔ)設(shè)施,不能滿足應(yīng)急性要求。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)雖然能夠不依賴外部信息實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航,但是存在累積誤差的問題,很難達(dá)到較高的定位精度。為此,本文研究了一種基于相對位姿測量的消防員室內(nèi)定位方法。該方法在在左右腳鞋底安裝電子開關(guān)用于檢測消防員鞋底與地面的接觸情況,在行人左右腳內(nèi)側(cè)分別安裝多目標(biāo)測距電路用于測量左右腳坐標(biāo)系之間的相對位姿關(guān)系,從而測量出每只腳前后兩次接觸地面時(shí)的相對位姿關(guān)系,進(jìn)而確定出每只腳在參考坐標(biāo)系中的位置,實(shí)現(xiàn)消防員的實(shí)時(shí)定位與軌跡跟蹤。為了驗(yàn)證該方法,本文設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)演示系統(tǒng),通過測試證明了該方法的可行性。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由相對位姿測量電路和上位機(jī)顯示軟件構(gòu)成。相對位姿測量電路由FPGA控制多組超聲波測距模塊實(shí)現(xiàn)。FPGA通過時(shí)分方式,控制超聲波發(fā)射模塊的觸發(fā)信號并且檢測超聲波接收模塊收到的回波信號,實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)測距。通過串口將多組距離值傳給MATLAB軟件進(jìn)行位姿計(jì)算并在GUI界面中顯示。本文初步研究了一種基于相對位姿測量的自主定位方法,為消防員室內(nèi)定位系統(tǒng)的研究與開發(fā)提供了一種新的思路。
【關(guān)鍵詞】：室內(nèi)定位 超聲波 多目標(biāo)測距 相對位姿 軌跡跟蹤
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB559
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-7
• 1 緒論7-12
• 1.1 研究背景及意義7-8
• 1.2 研究目的8-9
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容11-12
• 2 室內(nèi)定位的相關(guān)技術(shù)12-24
• 2.1 室內(nèi)定位基本原理12-17
• 2.1.1 信號到達(dá)時(shí)間12-13
• 2.1.2 信號到達(dá)時(shí)間差13-14
• 2.1.3 信號到達(dá)角度14-15
• 2.1.4 信號強(qiáng)度15
• 2.1.5 鄰近算法15-16
• 2.1.6 近場電磁波特性16-17
• 2.2 室內(nèi)定位現(xiàn)有技術(shù)概述17-22
• 2.2.1 GPS和偽GPS定位技術(shù)17-18
• 2.2.2 位置指紋定位技術(shù)18-19
• 2.2.3 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)定位技術(shù)19-21
• 2.2.4 基于短距離無線技術(shù)的定位21-22
• 2.3 存在的問題22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 3 消防員室內(nèi)定位系統(tǒng)原理24-36
• 3.1 定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和流程24-26
• 3.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)24-25
• 3.1.2 系統(tǒng)工作流程圖25-26
• 3.2 基于超聲波的多目標(biāo)測距26-28
• 3.3 多目標(biāo)測距誤差分析28-30
• 3.4 定位原理和算法30-33
• 3.4.1 航位推測法30-31
• 3.4.2 基于相對位姿態(tài)測量室內(nèi)定位31-33
• 3.5 消防員室內(nèi)定位系統(tǒng)優(yōu)勢33-34
• 3.6 本章小結(jié)34-36
• 4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)36-53
• 4.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)36
• 4.2 超聲波收發(fā)模塊36-41
• 4.3 FPGA邏輯電路設(shè)計(jì)41-49
• 4.3.1 時(shí)鐘頻率的選擇42-43
• 4.3.2 回波識別和波形產(chǎn)生模塊43-44
• 4.3.3 計(jì)時(shí)和選擇模塊44-45
• 4.3.4 數(shù)據(jù)幀組合模塊45-46
• 4.3.5 串.傳輸模塊46-49
• 4.4 定位算法設(shè)計(jì)49-52
• 4.4.1 相對位姿定位49-50
• 4.4.2 圖形用戶接50-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析53-59
• 5.1 實(shí)驗(yàn)平臺53-54
• 5.2 測距誤差54-56
• 5.3 定位跟蹤56-57
• 5.4 系統(tǒng)缺陷57-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 6 總結(jié)與展望59-60
• 6.1 論文總結(jié)59
• 6.2 后續(xù)工作的展望59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-67
• 附錄67
• A作者在攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目67
• B作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和專利67

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1 本報(bào)記者 馬靜t

本文編號：349331