【摘要】：隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展,信息交流以及導(dǎo)航定位服務(wù)也開始蓬勃發(fā)展,基于位置服務(wù)的通信業(yè)務(wù)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。人類社會(huì)對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)、定位跟蹤和導(dǎo)航的要求與日俱增,尤其是在人員密集的室內(nèi)環(huán)境中,因此通信能力強(qiáng)、功耗低、定位精度高的定位系統(tǒng)是非常迫切需要的。而目前一種全新的UWB技術(shù)正在悄然步入人們的日常生活之中,UWB具有超低的發(fā)射功率、超高的數(shù)據(jù)傳輸速率以及超寬的信號(hào)帶寬等特色,基于上述特點(diǎn)UWB被確信為未來最具發(fā)展的無線電技術(shù)之一,因此UWB非常適合搭建室內(nèi)定位平臺(tái)。本文以UWB作為室內(nèi)定位的研究基礎(chǔ),首先圍繞DecaWave公司生產(chǎn)的DWM1000進(jìn)行了定位基站及被測(cè)移動(dòng)站的硬件設(shè)計(jì)開發(fā),搭建以STM32系列作為微處理器的定位平臺(tái);然后在此平臺(tái)上進(jìn)行了相應(yīng)的嵌入式軟件開發(fā),實(shí)現(xiàn)各外設(shè)之間的信息交互;接著討論了幾種常用的測(cè)距定位技術(shù),確定TOA為最適合UWB定位的測(cè)距技術(shù),而后圍繞著TOA的幾種測(cè)距方法展開研究,分析這幾種方法的測(cè)距時(shí)間及時(shí)鐘漂移對(duì)測(cè)距誤差的影響,結(jié)合誤差仿真圖進(jìn)行分析,提出一種基本消除時(shí)鐘漂移影響的SDS-TWR優(yōu)化測(cè)距算法。隨后展開對(duì)定位算法的研究,研究常用的室內(nèi)定位算法,提出一種基于最小二乘法的泰勒融合定位算法,而后針對(duì)多基站定位下個(gè)別基站可能會(huì)出現(xiàn)測(cè)距故障的情況,將應(yīng)用于GPS接收機(jī)中的RAIM算法移植到本系統(tǒng)中并進(jìn)行適應(yīng)性的改進(jìn),接著針對(duì)連續(xù)定位中可能出現(xiàn)的跳變情況,加入濾波算法對(duì)其進(jìn)行處理;最后在硬件平臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試,最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)的室內(nèi)測(cè)距誤差在10cm,定位精度可達(dá)到20cm并可排除故障測(cè)距引起的定位不精確的問題,能夠良好的完成定位跟蹤。
【圖文】：

第 2 章 UWB 定位系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)上一章對(duì)課題研究的背景意義、研究現(xiàn)狀以及發(fā)展前景進(jìn)行了分析，對(duì)目前主內(nèi)定位方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，同時(shí)介紹了國(guó)內(nèi)外對(duì) UWB 的研究及目前的研究成 UWB 定位的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，，確定了課題研究的意義，并對(duì)整篇文章的結(jié)構(gòu)安說明。本章將簡(jiǎn)要介紹課題實(shí)現(xiàn)的平臺(tái)設(shè)計(jì)，包括硬件平臺(tái)的搭建及嵌入式軟件。1 系統(tǒng)架構(gòu)及結(jié)構(gòu)組成1.1 系統(tǒng)架構(gòu)本文所研究的基于 DWM1000 的 UWB 定位系統(tǒng)，其使用 Decawave 公司所生頻收發(fā)芯片 DWM1000 作為核心，在此基礎(chǔ)上開展 UWB 基站與移動(dòng)站的硬件設(shè)與軟件算法的研究，最終實(shí)現(xiàn) 10cm 左右的測(cè)距精度以及 20cm 左右的定位精度系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)如圖 2.1。

圖 2.6 DW1000 芯片內(nèi)部原理框圖上面的箭頭方向表示了各個(gè)部分之間的相互作用。數(shù)字收發(fā)器主要是接收來自主機(jī)處理器的數(shù)據(jù)和提供主機(jī)處理器接收的數(shù)據(jù)。DWM1000 與主處理器的連接圖如圖 2.7 所示。DWM1000 芯片的內(nèi)部上拉電路和下拉電路是為了確保主機(jī)接口的操作事件信號(hào)被斷開時(shí)的安全性。上拉電路和下拉電路僅供內(nèi)部使用，不能使用外部的高電平信號(hào)或低電平信號(hào)。內(nèi)部下拉電阻的阻值范圍在34-90k，內(nèi)部上拉電阻的阻值范圍在 40-90k。鎖相環(huán)/時(shí)鐘發(fā)生器模擬發(fā)射機(jī)主機(jī)接口/SPI狀態(tài)控制器收發(fā)機(jī)連接主機(jī)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN925

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2641097