【摘要】：停車是汽車出行過程中的剛性需求。隨著汽車出行量的日益增長,停車位資源變得越來越緊張,修建的停車場越來越復雜,駕駛員在停車場內(nèi)找到目的車位的難度越來越大。在室外停車場,使用GPS定位技術(shù)能夠有效地輔助駕駛員尋找到目的車位。但是,在室內(nèi)停車場,GPS常常不能使用。于是,將室內(nèi)無線定位技術(shù)引入室內(nèi)停車場用于車輛定位變得十分必要。在室內(nèi)停車場,車輛行駛速度一般被限制在5km/h以內(nèi),即不超過1.39m/s。并且,每個停車位的大小通常為5.5m×2.5m左右。這些限制條件使得車輛定位精度應(yīng)該達到分米至厘米級別。然而,當前RFID、藍牙、WiFi、ZigBee等技術(shù)的室內(nèi)定位精度通常達不到這一要求。因此,本文提出把理論上能夠達到10cm定位精度的UWB定位技術(shù)應(yīng)用至室內(nèi)停車場車輛定位系統(tǒng),實現(xiàn)高精度的車輛定位,幫助駕駛員快捷地到達目的車位。本文的主要工作和成果如下:(1)設(shè)計并實現(xiàn)了基于UWB的室內(nèi)停車場定位系統(tǒng)。利用DW1000射頻收發(fā)芯片和STM32F105主控制器完成了錨節(jié)點和標簽節(jié)點的硬件設(shè)計與電路調(diào)試;實現(xiàn)了距離測量層的嵌入式軟件、位置解算層的位置解算平臺和存儲顯示層的服務(wù)器軟件;采用TDM技術(shù)實現(xiàn)了多標簽實時定位。(2)針對時鐘漂移帶來的測距誤差,提出了一種SSA-TWR測距機制的改進型距離算法。推導了改進型算法和常用的三種距離算法的TOF誤差表達式,利用MATLAB平臺仿真對比了四種算法測距誤差的大小,驗證了本文提出的改進型算法能夠最優(yōu)地減小時鐘漂移帶來的測距誤差。因此,本系統(tǒng)采用該改進型距離算法實現(xiàn)節(jié)點間距離的計算。(3)通過實驗經(jīng)驗得到天線延遲校準參數(shù),并修正了天線延遲帶來的測距誤差。利用約束線性最小二乘定位算法實現(xiàn)了標簽位置的估算。(4)開展了定點測距實驗、單標簽定點定位實驗、多標簽定點定位實驗和移動跟蹤實驗。實驗結(jié)果表明,本系統(tǒng)的測距精度不超過5cm,定位精度不超過20cm,能夠?qū)崿F(xiàn)多標簽定位,并且對移動的標簽節(jié)點具有良好的跟蹤能力。
【學位授予單位】：華中師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN925
【圖文】：

避免消息幀之間發(fā)生沖突。無線定位網(wǎng)絡(luò)的信道配置決定單個標簽實現(xiàn)逡逑定位所需的最短時長，根據(jù)這一時長，系統(tǒng)將單個標簽的位置刷新周期劃分成多個逡逑時隙。如圖３．２所示，每個標簽被隨機分配至特定時隙，它將在自己的時隙中依次逡逑與錨節(jié)點Ｍｌ、Ｍ２、Ｍ３進行測距，完成后進入休眠，并在自己的下一個時隙到來逡逑時再次被喚醒，與錨節(jié)點進行測距。網(wǎng)關(guān)錨節(jié)點Ｍｌ負責監(jiān)管和保證每個標簽均處逡逑于正確的時隙。當網(wǎng)關(guān)節(jié)點Ｍｌ接收到來自某個標簽節(jié)點的測距請求幀，它將核對逡逑該請求幀是否在該標簽節(jié)點的時隙中被發(fā)送。與此同時，在網(wǎng)關(guān)節(jié)點向該標簽發(fā)送逡逑的回復幀中將包含該標簽下次發(fā)起定位請求的時間。逡逑１２逡逑

Ｔ１邋Ｔ１邋Ｔ１邋Ｔ２邋Ｔ２邋Ｔ２邐Ｔｎ邋Ｔｎ邋Ｔｎ邋Ｔ１邋Ｔ１邋Ｔ１逡逑Ｍｌ邋Ｍ２邋Ｍ３邋Ｍｌ邋Ｍ２邋Ｍ３邐Ｍｌ邋Ｍ２邋Ｍ３邋Ｍｌ邋Ｍ２邋Ｍ３逡逑圖３．２多標簽的ＴＤＭ信道共享機制逡逑３．４硬件設(shè)計與實現(xiàn)逡逑３．４．１硬件結(jié)構(gòu)框圖逡逑本系統(tǒng)中需要自主設(shè)計與實現(xiàn)的硬件包括錨節(jié)點與標簽節(jié)點。由于定位設(shè)備的逡逑硬件設(shè)計應(yīng)該充分考慮體積和成本等因素，因此本系統(tǒng)的錨節(jié)點和標簽節(jié)點的硬件逡逑結(jié)構(gòu)只包含了必備的模塊單元：能量模塊、處理模塊、射頻模塊、通信模塊和指示逡逑模塊，如圖３．３所示。逡逑Ｉ邐二二二二二二二二二二二二二二逡逑Ｉ邐｜邋邐邋邋邋ｎ邐｜逡逑Ｉ邐ｒ—－￣ｊ—？邋ＤＣ／ＤＣ邋Ｍｏｄｕｌｅ邋＜邐Ｂａｔｔｅｒｙ邐．邋Ｉ逡逑｜邐１邋邐邐邐Ｊ邋邐邋１邋｜逡逑Ｉ邐！邐３．３Ｖ邐！±±－￣￣｜Ｌ８Ｖ邐｜邋Ｉ逡逑■邋Ｉ邋．邐Ｔ邐邐%煎澹藻危澹懾義希卞澹酰幔潁翦濉鰣澹櫻校藻澹卞義希校茫剩掊澹簦镥澹矗蓿澹櫻裕停常玻疲保埃靛澹村危懼澹模祝保埃埃板濉煎危卞澹義希眨櫻洛危懾危粒睿簦澹睿睿幔戾危懾義希卞邋五澹懾邋五澹澹澹懾澹義希�，逦ＴＸＬＥＤ佄劐亓x希懾危藻危遙兀蹋牛膩危懾義希懾危裕幔玨危懾危懾危澹義希危粒睿悖瑁錚蟈危危卞危懾義希″危薅薅危殄義賢跡常趁詰閿氡昵┙詰愕撓布蟯煎義弦蛭昵┙詰憒τ謐雜梢貧刺�，所覇T昵┙詰閌褂茫常常值緋毓┑紜Ｓ捎諭義瞎孛詰閾枰胛恢媒饉閆教ń寫諭ㄐ牛虼嗣詰惆謐眨櫻履？欏８緬義夏？椴喚瞿芄皇迪執(zhí)諭ㄐ

本文編號：2777460