【摘要】：隨著LBS(基于位置的服務)的業(yè)務需求越來越大,對復雜的室內(nèi)環(huán)境中移動對象導航與定位問題的研究逐漸成為了物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域、地理信息領(lǐng)域、計算機學科的研究熱點。實時精確的定位導航系統(tǒng)在醫(yī)療領(lǐng)域,安全領(lǐng)域、物流領(lǐng)域、自動控制、智能監(jiān)控等領(lǐng)域也具有廣泛的應用面,因此基于無線網(wǎng)絡的導航技術(shù)的應用研究具有廣闊的發(fā)展前景。當前的室外導航定位技術(shù)(比如GPS技術(shù)等)應用在室內(nèi)環(huán)境中,存在著室內(nèi)定位精度嚴重不足以及GPS信號穿透墻體導致信號衰減嚴重等問題,所以不適用于室內(nèi)精確導航。一些室內(nèi)導航技術(shù)如WSN(無線傳感器網(wǎng)絡)導航、RFID(射頻識別技術(shù))導航則因為速度慢、精度低、對室內(nèi)環(huán)境的柵格地圖建模相對來說比較困難,所以這些室內(nèi)導航系統(tǒng)和相應的導航算法無法滿足室內(nèi)的高精度性、高實時性的要求。針對現(xiàn)有導航系統(tǒng)存在的問題,本論文主要做了如下工作:(1)根據(jù)UWB(Ultra-Wideband)超寬帶技術(shù)的特性,結(jié)合TOA和TDOA定位算法提出了一種改進的優(yōu)化的定位算法修正了UWB技術(shù)導航的定位精度,同時研究與討論了三個UWB傳感器與四個以上的UWB傳感器的兩種情況中導航精度修正方法與模型。(2)通過重新優(yōu)化設計BEST-FIRST A*算法與IDA*迭代加深搜索算法、SMA*算法,引入線性擬合技術(shù),改進了這些算法使它們能夠生成出最優(yōu)化的導航路線,使在室內(nèi)區(qū)域?qū)Ш街猩傻膶Ш铰肪�距離更短,更精準,生成速度更快,基本能滿足UWB技術(shù)環(huán)境在實際應用的需要。(3)依托Ubisense7000硬件設備,采用優(yōu)化后的定位算法和A*改進的算法設計并實現(xiàn)了一種適合UWB技術(shù)的高精度快速導航系統(tǒng),實現(xiàn)了在已知的室內(nèi)環(huán)境中描繪導航區(qū)域內(nèi)的柵格地圖以及可視化的精確室內(nèi)導航。(4)在真實的場景與模擬的場景下,通過對導航環(huán)境的測試與精確導航系統(tǒng)模塊功能模塊測試,來保證導航系統(tǒng)地可靠性與實時性。
[Abstract]:With the increasing demand of LBS (location-based services), the research on navigation and location of moving objects in complex indoor environment has become a hot research topic in the field of Internet of things, geographic information and computer science. Real-time and accurate positioning and navigation system also has a wide range of applications in medical, security, logistics, automatic control, intelligent monitoring and other fields, so the application of navigation technology based on wireless network has a broad development prospects. The current outdoor navigation and positioning technology (such as GPS technology) is used in indoor environment, there are some problems such as serious shortage of indoor positioning accuracy and serious attenuation of signal caused by GPS signal penetrating the wall, so it is not suitable for indoor accurate navigation. Some indoor navigation technologies such as WSN (Wireless Sensor Network) navigation, RFID (radio frequency identification (, RFID () navigation are relatively difficult to model the grid map of indoor environment because of their slow speed and low precision. Therefore, these indoor navigation systems and the corresponding navigation algorithms can not meet the indoor high accuracy, high real-time requirements. Aiming at the problems existing in the existing navigation system, the main work of this paper is as follows: (1) according to the characteristics of UWB (Ultra-Wideband) ultra-wideband technology, Combined with TOA and TDOA localization algorithms, an improved and optimized localization algorithm is proposed to correct the positioning accuracy of UWB navigation. At the same time, the methods and models of navigation accuracy correction for three UWB sensors and more than four UWB sensors are studied and discussed. (2) by redesigning the BEST-FIRST A * algorithm and IDA* iterative search algorithm, SMA* algorithm is proposed. With the introduction of linear fitting technology, these algorithms are improved so that they can generate optimal navigation routes, which make the navigation routes generated in indoor area navigation shorter, more accurate and faster. It can basically meet the needs of the practical application of UWB technology environment. (3) based on the Ubisense7000 hardware equipment, a high precision and fast navigation system suitable for UWB technology is designed and implemented by using the optimized positioning algorithm and the improved algorithm of A *. The grid map of navigation area and the visualization of accurate indoor navigation are realized in the known indoor environment. (4) in the real scene and simulated scene, The reliability and real time of navigation system are ensured by testing the navigation environment and the function module of accurate navigation system.
【學位授予單位】：東華理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN925

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本文編號：2366701