【摘要】：隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展,信息交流以及導航定位服務也開始蓬勃發(fā)展,基于位置服務的通信業(yè)務已經(jīng)在各個領域中得到應用。人類社會對目標的檢測、定位跟蹤和導航的要求與日俱增,尤其是在人員密集的室內環(huán)境中,因此通信能力強、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帶寬等特色,基于上述特點UWB被確信為未來最具發(fā)展的無線電技術之一,因此UWB非常適合搭建室內定位平臺。本文以UWB作為室內定位的研究基礎,首先圍繞DecaWave公司生產(chǎn)的DWM1000進行了定位基站及被測移動站的硬件設計開發(fā),搭建以STM32系列作為微處理器的定位平臺;然后在此平臺上進行了相應的嵌入式軟件開發(fā),實現(xiàn)各外設之間的信息交互;接著討論了幾種常用的測距定位技術,確定TOA為最適合UWB定位的測距技術,而后圍繞著TOA的幾種測距方法展開研究,分析這幾種方法的測距時間及時鐘漂移對測距誤差的影響,結合誤差仿真圖進行分析,提出一種基本消除時鐘漂移影響的SDS-TWR優(yōu)化測距算法。隨后展開對定位算法的研究,研究常用的室內定位算法,提出一種基于最小二乘法的泰勒融合定位算法,而后針對多基站定位下個別基站可能會出現(xiàn)測距故障的情況,將應用于GPS接收機中的RAIM算法移植到本系統(tǒng)中并進行適應性的改進,接著針對連續(xù)定位中可能出現(xiàn)的跳變情況,加入濾波算法對其進行處理;最后在硬件平臺上進行測試,最終的實驗結果表明該系統(tǒng)的室內測距誤差在10cm,定位精度可達到20cm并可排除故障測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)平臺設計上一章對課題研究的背景意義、研究現(xiàn)狀以及發(fā)展前景進行了分析，對目前主內定位方法進行了簡單的介紹，同時介紹了國內外對 UWB 的研究及目前的研究成 UWB 定位的優(yōu)勢進行了分析，，確定了課題研究的意義，并對整篇文章的結構安說明。本章將簡要介紹課題實現(xiàn)的平臺設計，包括硬件平臺的搭建及嵌入式軟件。1 系統(tǒng)架構及結構組成1.1 系統(tǒng)架構本文所研究的基于 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，在此基礎上開展 UWB 基站與移動站的硬件設與軟件算法的研究，最終實現(xiàn) 10cm 左右的測距精度以及 20cm 左右的定位精度系統(tǒng)的整體設計如圖 2.1。

圖 2.6 DW1000 芯片內部原理框圖上面的箭頭方向表示了各個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處理器的數(shù)據(jù)和提供主機處理器接收的數(shù)據(jù)。DWM1000 與主處理器的連接圖如圖 2.7 所示。DWM1000 芯片的內部上拉電路和下拉電路是為了確保主機接口的操作事件信號被斷開時的安全性。上拉電路和下拉電路僅供內部使用，不能使用外部的高電平信號或低電平信號。內部下拉電阻的阻值范圍在34-90k，內部上拉電阻的阻值范圍在 40-90k。鎖相環(huán)/時鐘發(fā)生器模擬發(fā)射機主機接口/SPI狀態(tài)控制器收發(fā)機連接主機
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN925

【參考文獻】

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本文編號：2641097