【摘要】：基于位置服務(wù)的需求不斷提升,自主定位的研究刻不容緩。然而現(xiàn)如今國內(nèi)外對(duì)室內(nèi)定位研究都存在設(shè)計(jì)成本較高的問題,使得室內(nèi)定位技術(shù)不能得到普及。本文以服務(wù)機(jī)器人為研究背景,通過一種改進(jìn)的成像定位算法,對(duì)基于紅外光信標(biāo)的室內(nèi)定位進(jìn)行了設(shè)計(jì)與研究。以STM32F407為控制核心構(gòu)建了一套低成本的定位裝置。首先,借鑒成像傳感器的可見光通信方式,設(shè)計(jì)了一種主動(dòng)式紅外信標(biāo)。每一個(gè)紅外信標(biāo)都有唯一的16位ID碼。ID碼的每一位是由0或1構(gòu)成,0代表低電平,1代表高電平,參照異步通信的數(shù)據(jù)格式,設(shè)定起始位10101,然后是數(shù)據(jù)位,沒有校驗(yàn)位,最后是000停止位。每個(gè)信標(biāo)的編碼都將有8位表示其ID號(hào),最多可以實(shí)現(xiàn)256個(gè)不同ID信號(hào)的發(fā)射。該信標(biāo)的設(shè)計(jì)簡單易行,成本低廉,可擴(kuò)展性好,能夠滿足大小不同的室內(nèi)環(huán)境,同時(shí)信標(biāo)識(shí)別相對(duì)簡單。其次,通過將紅外信標(biāo)的閃爍頻率與攝像機(jī)的曝光時(shí)間匹配,使得攝像機(jī)能夠捕獲信標(biāo)亮滅變化。每一幀圖像都使用場中斷與行中斷采集需要的像素,然后合成一幅信標(biāo)ID圖,最后進(jìn)行圖像處理,解讀信標(biāo)的ID值。然后,通過建立定位模型與噪聲模型,分析影響成像定位的主要因素,提出一種改進(jìn)的成像定位原理——基于像素距離加權(quán)的室內(nèi)成像定位。該定位方法原理簡單,定位結(jié)果較為理想,在4平方米的仿真實(shí)驗(yàn)中,定位誤差不超過10cm,誤差波動(dòng)不超過5cm。最后,基于嵌入式平臺(tái)設(shè)計(jì)了室內(nèi)定位裝置,進(jìn)行了定位誤差實(shí)驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了紅外信標(biāo)設(shè)計(jì)是可行的,同時(shí)表明了基于像素距離加權(quán)成像定位與紅外信標(biāo)相結(jié)合,能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)定位的功能。
【圖文】：

常見CMOS光譜響應(yīng)

紅外 LED 的伏安特性
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN929.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2613432