本文選題：UWB + 無線定位��； 參考：《東北大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：超寬帶(UWB)作為一項(xiàng)新興的無線定位通信技術(shù),以其傳輸速率高、發(fā)射功率低、多徑分辨率高、保密性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),受到越來越多的關(guān)注。在無線傳感器,雷達(dá),定位等領(lǐng)域UWB技術(shù)得到廣泛應(yīng)用,目前國內(nèi)外都在積極研究開發(fā)UWB產(chǎn)品,使其成為當(dāng)前無線領(lǐng)域研究的熱點(diǎn),UWB技術(shù)被視為下一代無線網(wǎng)通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著人們對(duì)于室內(nèi)無線定位的需求逐漸提高,UWB以穿透力強(qiáng),定位精度高等優(yōu)勢(shì),為實(shí)現(xiàn)高精度的室內(nèi)無線定位提供了有效的解決方案。UWB定位精度高是基于其極強(qiáng)的時(shí)間分辨率。在分析了常用的無線定位方法后,本文選擇適合UWB的基于時(shí)間定位方法,在基于時(shí)間的定位方案中,TOA方法由于需要嚴(yán)格的時(shí)間同步,在實(shí)際應(yīng)用中較難實(shí)現(xiàn),所以本文選擇TDOA方法,并就TDOA定位算法進(jìn)行了研究。首先本文分析了常用的經(jīng)典TDOA定位算法,Fang算法、Chan算法及Taylor算法,對(duì)算法的原理及特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的說明。在傳統(tǒng)算法的基礎(chǔ)上,驗(yàn)證了一種Chan算法與Taylor算法結(jié)合的協(xié)同定位算法。并就定位過程中基站數(shù)目及測(cè)距誤差對(duì)各算法定位性能的影響進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該協(xié)同定位算法既解決了Taylor算法初值難以確定的問題又彌補(bǔ)了Chan算法適應(yīng)性差的缺陷,是一種較好的定位算法。其次,文章對(duì)遺傳算法在無線定位領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究,介紹了基本遺傳算法,并在分析了基本遺傳算法缺點(diǎn)后,提出了一種改進(jìn)遺傳算法與Chan算法相結(jié)合的定位算法。建立了算法的數(shù)學(xué)模型,介紹了算法的詳細(xì)步驟,最后對(duì)算法進(jìn)行了仿真分析,實(shí)驗(yàn)表明相較于傳統(tǒng)定位,該算法在測(cè)距誤差較大的情況下,能夠有效提高了定位精度�？紤]到在定位問題中的實(shí)時(shí)性要求,本文研究了當(dāng)前的并行遺傳算法模型,為無線定位的研究提供一個(gè)較好的研究思路。最后,本文介紹了基于PLUS的定位系統(tǒng)平臺(tái),運(yùn)用定位算法實(shí)現(xiàn)的一個(gè)定位軟件系統(tǒng),詳細(xì)說明軟件各模塊的實(shí)現(xiàn),在定位算法中,為了解決遺傳算法實(shí)時(shí)性問題,采用了基于MPI的并行遺傳算法,對(duì)軟件的定位結(jié)果進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明,該軟件較好的實(shí)現(xiàn)了無線定位的需求,達(dá)到了較為理想的定位效果。
[Abstract]:Ultra-wideband (UWB), as a new wireless location communication technology, has attracted more and more attention because of its high transmission rate, low transmission power, high multi-path resolution, good confidentiality and strong anti-jamming ability. UWB technology has been widely used in the fields of wireless sensor, radar, positioning and so on. At present, UWB products are actively researched and developed both at home and abroad. UWB technology is regarded as one of the key technologies in the next generation wireless network communication. With the increasing demand for indoor wireless positioning, UWB has the advantages of strong penetration and high positioning accuracy. It provides an effective solution for indoor wireless positioning with high precision. The high precision of UWB is based on its strong time resolution. After analyzing the commonly used wireless localization methods, this paper chooses the time based localization method suitable for UWB. Due to the strict time synchronization, the TOA method is difficult to be implemented in practical application. Therefore, TDOA method is chosen and the algorithm of TDOA localization is studied in this paper. Firstly, this paper analyzes the classical TDOA localization algorithms Fang Chan algorithm and Taylor algorithm, and explains the principle and characteristics of the algorithm in detail. Based on the traditional algorithm, a cooperative localization algorithm based on Chan algorithm and Taylor algorithm is verified. The effects of the number of base stations and ranging errors on the localization performance of each algorithm are simulated. The experimental results show that the co-location algorithm not only solves the problem that the initial value of Taylor algorithm is difficult to determine but also makes up for the lack of adaptability of Chan algorithm. It is a better localization algorithm. Secondly, the application of genetic algorithm in wireless location is deeply studied, and the basic genetic algorithm is introduced. After analyzing the shortcomings of basic genetic algorithm, an improved location algorithm combining with Chan algorithm is proposed. The mathematical model of the algorithm is established, and the detailed steps of the algorithm are introduced. Finally, the simulation analysis of the algorithm is carried out. The experimental results show that the algorithm can effectively improve the location accuracy in the case of large ranging error compared with the traditional location algorithm. Considering the real-time requirement in the localization problem, the current parallel genetic algorithm (PGA) model is studied in this paper, which provides a good idea for the research of wireless location. Finally, this paper introduces a localization software system based on plus, and describes the realization of each module of the software in detail. In order to solve the real-time problem of genetic algorithm, in order to solve the real time problem of genetic algorithm, this paper introduces the localization system platform based on plus. The parallel genetic algorithm based on MPI is used to analyze the localization results of the software. The analysis results show that the software can meet the requirements of wireless location and achieve a better positioning effect.
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN925

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