發(fā)布時(shí)間：2020-05-29 00:58

【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代的到來(lái),基于位置服務(wù)的需求日益增多,作為萬(wàn)物互聯(lián)基礎(chǔ)技術(shù)之一的室內(nèi)定位技術(shù),近年來(lái)也獲得了更多的關(guān)注。微波室內(nèi)定位技術(shù)就是利用微波信號(hào)的全部或部分特征,在室內(nèi)對(duì)目標(biāo)位置進(jìn)行探測(cè)的技術(shù)。其中調(diào)頻連續(xù)波(7)Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW(8)定位技術(shù),因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、尺寸小、精度高的優(yōu)點(diǎn),在室內(nèi)近距離定位上的優(yōu)勢(shì)明顯,而受到廣泛的關(guān)注。本文以FMCW定位技術(shù)為核心,設(shè)計(jì)了一個(gè)室內(nèi)微波人體定位系統(tǒng),用以在室內(nèi)環(huán)境中對(duì)人進(jìn)行定位。定位算法部分,首先介紹了室內(nèi)信道模型與典型定位算法,在此基礎(chǔ)上綜合分析了現(xiàn)有的室內(nèi)定位技術(shù)。其后基于對(duì)室內(nèi)特定環(huán)境條件進(jìn)行分析,并針對(duì)室內(nèi)靜態(tài)物體對(duì)定位系統(tǒng)精度的影響,對(duì)去除靜態(tài)頻譜背景噪聲的算法進(jìn)行優(yōu)化,并提出了一種可以在靜態(tài)環(huán)境出現(xiàn)變化后更新靜態(tài)頻譜的方法。通過(guò)對(duì)FMCW定位系統(tǒng)固有精度的分析,優(yōu)化了矯正算法,并通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了新矯正算法具有更高的系統(tǒng)定位精度。硬件實(shí)現(xiàn)方面,首先采用小數(shù)N分頻鎖相環(huán)頻率合成的方式構(gòu)建FMCW信號(hào)源,接著對(duì)整體硬件系統(tǒng)的其他器件設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析,同時(shí)對(duì)收發(fā)鏈路進(jìn)行測(cè)試。之后選用USRP平臺(tái)作為數(shù)據(jù)處理平臺(tái),搭建完成了一個(gè)室內(nèi)人體微波定位系統(tǒng)。最后,設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)際場(chǎng)景的測(cè)試實(shí)驗(yàn)。在一個(gè)典型的辦公室環(huán)境內(nèi)對(duì)背景噪聲濾除算法與矯正優(yōu)化算法進(jìn)行測(cè)試,同時(shí)對(duì)固定目標(biāo)進(jìn)行定位。最終得到本文實(shí)現(xiàn)的定位系統(tǒng),對(duì)于靜態(tài)物體的平均距離誤差為24.61cm,驗(yàn)證了本文提出的定位算法的正確性。
【圖文】：

圖 2-1 室內(nèi)環(huán)境多徑延遲模型802.15.4a 工作組根據(jù)多組實(shí)驗(yàn)的測(cè)量數(shù)據(jù),借鑒 SV（Saleh-Valenzuela）信道模型[59]，針對(duì)接收信號(hào)有分簇到達(dá)的現(xiàn)象，擬合后得出模擬信道的多徑延遲模型，采用如下沖擊響應(yīng)進(jìn)行描述：, , ,0 0( ) exp( ) ( )L Kdiscr k l k l l k ll kh t a j t T (2-6)其中，k ,la ：第 l 簇中的第 k 個(gè)分量的權(quán)值；lT ：第 l 簇的延遲；k ,l ：第 k 個(gè)分量相對(duì)于第l簇到達(dá)時(shí)間lT 的延遲；k ,l ：相位均勻分布于整個(gè)帶通系統(tǒng)，可以視為均勻分布于[0, 2π]的隨機(jī)變量。根據(jù)文獻(xiàn)[60]描述，模型的重要參數(shù)：簇的數(shù)量 L，服從泊松分布：( ) exp( )( )!LLL Lpdf LL (2-7)

13(e) (f)圖 2-2 IEEE802.15.4a 六類信道沖擊響應(yīng)模型。 (a) CM1 信道實(shí)現(xiàn)；(b) CM2 信道實(shí)現(xiàn)；(c) CM3 信道實(shí)現(xiàn)；(d) CM4 信道實(shí)現(xiàn)；(e) CM7 信道實(shí)現(xiàn)；(f) CM8 信道實(shí)現(xiàn)根據(jù)室內(nèi)人體微波定位系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，仿真實(shí)驗(yàn)中將采用 802.15.4a 中提供的適用于頻率在 2-10GHz 范圍內(nèi)的超寬帶室內(nèi)環(huán)境的 CM4 模型，作為采用的環(huán)境影響。由于該模型能更好的模擬實(shí)際測(cè)量過(guò)程中的真實(shí)環(huán)境對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾，，對(duì)實(shí)測(cè)中時(shí)延、多徑和可能無(wú)直接到達(dá)路徑的情況有較好的擬真，可以更好
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN015

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本文編號(hào)：2686120