無線定位作為室內環(huán)境中位置信息獲取的主要方式,已成為當前通信及信息技術領域的研究熱點。采用超寬帶技術具有非接觸、非視距、功耗低和精度高等優(yōu)點。本文研究了無線定位技術的特點和原理,研發(fā)了基于無線通信的室內定位硬件系統(tǒng)。本文設計的無線定位系統(tǒng)包括移動標簽、信號收發(fā)模塊、以太網傳輸和電源供電等硬件部分,以及IEEE 802.15.4標準的通信幀、標簽和基站的軟件、上位機數(shù)據(jù)處理和顯示的軟件。移動標簽由低功耗主控芯片、DW1000超寬帶收發(fā)芯片及其外圍電路和電池組成,基站由無線收發(fā)最小系統(tǒng)、Wifi天線匹配電路、以太網模塊和電源模塊組成。定位基站接收標簽向外廣播的通信幀,并讀取標簽獨有ID和到達時間戳發(fā)送給交換機,上位機通過以太網傳輸協(xié)議獲取數(shù)據(jù)并調用基于達到時間差定位算法得到標簽坐標。在實驗室環(huán)境下對系統(tǒng)進行了性能測試,結果表明在12m*12m的范圍內,采用基于超寬帶技術的無線定位系統(tǒng),可實現(xiàn)對靜止和移動物體準確定位。無論從定位的穩(wěn)定性還是定位精度都達到預期的要求。
【學位授予單位】:浙江工業(yè)大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2015
【分類號】:TN925
文章目錄
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
1.1 選題的背景與意義
1.2 室內定位技術的研究現(xiàn)狀
1.2.1 紅外線定位技術
1.2.2 超聲波定位技術
1.2.3 藍牙定位技術
1.2.4 ZigBee和頻射技術
1.2.5 無線局域網定位技術
1.2.6 其他研究現(xiàn)狀
1.3 超寬帶技術的原理與優(yōu)勢
1.4 本文的主要研究內容
第2章 無線定位系統(tǒng)方案設計
2.1 無線定位的工作原理
2.2 系統(tǒng)需求分析
2.3 無線定位系統(tǒng)設計
2.3.1 系統(tǒng)開發(fā)流程
2.3.2 系統(tǒng)方案設計
2.4 基于超寬帶的定位算法
2.4.1 接受信號強度法
2.4.2 到達角度法
2.4.3 到達時間法
2.4.4 到達時間差法
2.4.5 其他測時定位方式
2.5 本章小結
第3章 超寬帶定位系統(tǒng)的硬件設計
3.1 控制單元
3.2 超寬帶無線收發(fā)單元
3.3 無線網和以太網模塊
3.4 最小系統(tǒng)輔助電路
3.4.1 時鐘電路
3.4.2 天線電路
3.4.3 復位電路
3.4.4 程序燒錄電路
3.4.5 擴展存儲器電路
3.5 電源電路設計
3.5.1 標簽電源設計
3.5.2 基站電源設計
3.6 系統(tǒng)硬件制作調試
3.7 本章小結
第4章 超寬帶定位系統(tǒng)的軟件開發(fā)
4.1 定位系統(tǒng)軟件總體架構
4.1.1 定位軟件分層結構
4.1.2 設備驅動軟件
4.2 定位流程設計
4.2.1 定位系統(tǒng)整體流程
4.2.2 定位標簽軟件設計
4.2.3 定位基站軟件設計
4.3 通信幀設計
4.3.1 通信幀的結構
4.3.2 標簽廣播通信幀設計
4.3.3 基站通信幀設計
4.3.4 通信幀的發(fā)送
4.3.5 通信幀的接收
4.4 寄存器配置
4.4.1 覆蓋范圍
4.4.2 通道和帶寬選擇
4.4.3 前導碼長度和PRF的選擇
4.5 上位機軟件設計
4.5.1 傳輸協(xié)議設計
4.5.2 上位機設計
4.6 本章小結
第5章 系統(tǒng)測試與結果驗證
5.1 測試環(huán)境搭建
5.2 靜止的標簽位置檢測
5.2.1 實驗數(shù)據(jù)采集
5.2.2 實驗結果分析
5.3 運動中的標簽位置監(jiān)測
5.3.1 實驗數(shù)據(jù)采集
5.3.2 實驗結果分析
5.4 數(shù)據(jù)與誤差分析
5.5 本章小結
第6章 結束語
6.1 本文總結
6.2 存在的不足及改進建議
參考文獻
致謝
【相似文獻】
相關期刊論文 前10條
1 胡曉魯;;開拓無線超寬帶新用途[J];科學時代;2003年03期
2 黃燕;超寬帶破繭而出[J];互聯(lián)網周刊;2004年35期
3 曲卡爾;美國致力研究用于先進戰(zhàn)術網絡的超寬帶技術[J];航空電子技術;2005年01期
4 李靜芳;超寬帶離我們還遠嗎?[J];電子技術;2005年02期
5 李靜芳;信息時代聚焦超寬帶技術[J];電子技術;2005年02期
6 ;2010國際超寬帶會議[J];微波學報;2010年01期
7 何貴斌;;超寬帶導航技術及應用構想[J];中國新通信;2012年08期
8 施志康;;軍事通信中超寬帶技術的應用分析[J];中國新通信;2013年04期
9 ;超寬帶不是夢[J];科技廣場;2002年07期
10 黃武襄;超寬帶技術在通信中的應用[J];現(xiàn)代電信科技;2003年05期
相關博士學位論文 前10條
1 李楊;短距離超寬帶沖激成像雷達系統(tǒng)研究[D];電子科技大學;2014年
2 王鵬毅;超寬帶抗干擾通信定位技術研究[D];北京郵電大學;2007年
3 趙亮;超寬帶拓展距離通信技術研究[D];解放軍信息工程大學;2011年
4 李輝;超寬帶混沌通信技術的研究[D];南京理工大學;2008年
5 王樹彬;超寬帶認知無線電系統(tǒng)電磁干擾的研究[D];北京郵電大學;2009年
6 李德建;壓縮感知與超寬帶信道建模的研究[D];北京郵電大學;2012年
7 王宏;超寬帶穿墻雷達成像及多普勒特性研究[D];電子科技大學;2010年
8 趙華;無線傳感器網絡中的傳輸參考超寬帶技術研究[D];南京師范大學;2012年
9 曹福成;超寬帶無線定位算法及其在月球車上的應用[D];吉林大學;2008年
10 肖竹;超寬帶定位與RAKE接收關鍵技術研究[D];西安電子科技大學;2009年
相關碩士學位論文 前10條
1 許斌;基于電磁方法的混合物介電特性研究及含水量檢測[D];長安大學;2015年
2 王子冉;室內超寬帶無線定位技術研究[D];沈陽理工大學;2015年
3 李浩;超寬帶RCS測量系統(tǒng)關鍵技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年
4 張正亨;波束不分裂的超寬帶全向天線研究[D];電子科技大學;2015年
5 丁延鵬;高速超寬帶信號處理算法研究[D];電子科技大學;2015年
6 賀爽;小型化超寬帶MIMO天線的設計與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2014年
7 郭建廣;超寬帶無線定位技術研究[D];寧波大學;2015年
8 陽熊;基于超寬帶的定位技術研究與應用[D];電子科技大學;2015年
9 趙洋;超寬帶MIMO雷達穿墻高分辨成像技術研究[D];國防科學技術大學;2013年
10 張強;室內環(huán)境下基于UWB技術的定位研究與系統(tǒng)實現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年
本文編號:
1905962
本文鏈接:http://sikaile.net/kejilunwen/wltx/1905962.html