本文關(guān)鍵詞：一種基于聲波通信的室內(nèi)定位技術(shù)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：伴隨著通信產(chǎn)業(yè)和移動(dòng)定位技術(shù)的快速發(fā)展,室外導(dǎo)航技術(shù)日趨成熟,由此催生了一系列基于位置信息服務(wù)為中心的產(chǎn)業(yè),帶來了巨大市場價(jià)值。隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)的快速發(fā)展,人們對室內(nèi)位置信息的感知需求也日益迫切,尤其是在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中,如機(jī)場,展廳,倉庫,超市,地下停車場,礦井等常常需要準(zhǔn)確的室內(nèi)位置信息,以實(shí)現(xiàn)對空間的高效管理。然而,由于GPS信號(hào)在建筑物內(nèi)的大幅度衰減,無法保證對室內(nèi)空間的有效覆蓋,對室內(nèi)新的定位技術(shù)的探索研究已經(jīng)逐漸成為當(dāng)前熱點(diǎn)。鑒于室內(nèi)定位技術(shù)的應(yīng)用場景,本文選擇移動(dòng)設(shè)備為開發(fā)平臺(tái),以聲波通信技術(shù)為基礎(chǔ),提出一套純軟件的室內(nèi)定位解決方案。首先分析了聲波在空氣信道中的傳播特性,針對聲波信號(hào)的衰減,多徑和多普勒效應(yīng)問題,選擇抗干擾能力強(qiáng),多徑分辨率高,對多普勒不敏感的雙曲調(diào)頻信號(hào)作為通信波形,通過脈沖壓縮技術(shù)識(shí)別信號(hào);為能在移動(dòng)終端上達(dá)到理想效果,對主流的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行聲學(xué)頻響測試,選擇出合適的聲波頻段;針對移動(dòng)終端信號(hào)處理特點(diǎn),將采樣信號(hào)進(jìn)行分幀處理,并結(jié)合matlab進(jìn)行驗(yàn)證。其次,分析研究了傳統(tǒng)的TOA和TDOA測距技術(shù),針對其存在的時(shí)鐘同步,發(fā)送時(shí)間不確定,接收時(shí)間不確定嚴(yán)重影響定位精度的問題,提出雙向感應(yīng),自我記錄和采樣計(jì)時(shí)的策略,并通過理論推導(dǎo)將問題轉(zhuǎn)換成設(shè)備內(nèi)部所接收的兩個(gè)信號(hào)的時(shí)間差。仿真結(jié)果也證明了該技術(shù)的可行性。最后,在測距技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,提出基于聲波通信的室內(nèi)定位原型,利用聲波的廣播特性,在原型的基礎(chǔ)上通過公式推導(dǎo)論證,設(shè)計(jì)出一次發(fā)射,多點(diǎn)感應(yīng)的改進(jìn)模型;針對手機(jī)開發(fā)平臺(tái)的接收端和發(fā)送端進(jìn)行軟件設(shè)計(jì),并在多種實(shí)際的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行定位試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的室內(nèi)定位方案基于聲波通信技術(shù),利用移動(dòng)平臺(tái)在不增加任何硬件的基礎(chǔ)上能可靠完成較高精度的室內(nèi)定位。
【關(guān)鍵詞】：室內(nèi)定位 聲波通信 脈沖壓縮 時(shí)鐘同步 雙曲調(diào)頻
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN912.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 引言9-16
• 1.1 課題研究背景9-11
• 1.2 室內(nèi)定位技術(shù)研究狀況11-13
• 1.3 課題研究的應(yīng)用13-14
• 1.4 論文主要內(nèi)容及安排14-16
• 第二章 聲波通信和定位方法16-21
• 2.1 定位方法16-19
• 2.1.1 場強(qiáng)測定法16
• 2.1.2 到達(dá)角度定位法16-17
• 2.1.3 到達(dá)時(shí)間定位法17-18
• 2.1.4 到達(dá)時(shí)間差TDOA定位法18-19
• 2.2 聲波在定位系統(tǒng)中的應(yīng)用19-20
• 2.3 本章小結(jié)20-21
• 第三章 系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)21-34
• 3.1 聲波通信信道關(guān)鍵問題21-24
• 3.1.1 聲波的衰減特性21-22
• 3.1.2 聲波的多徑效應(yīng)22-23
• 3.1.3 聲波傳播的多普勒效應(yīng)23-24
• 3.2 信號(hào)的選擇與識(shí)別24-29
• 3.2.1 信號(hào)識(shí)別技術(shù)25-27
• 3.2.2 聲波信號(hào)帶寬的確定27-29
• 3.3 聲波樣本處理29-31
• 3.4 基于手機(jī)脈沖壓縮實(shí)驗(yàn)31-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 第四章 測距技術(shù)34-46
• 4.1 傳統(tǒng)的測距技術(shù)34
• 4.2 測距關(guān)鍵問題分析34-35
• 4.3 聲波測距方案35-39
• 4.3.1 基本方案設(shè)計(jì)35-37
• 4.3.2 方案論證37-38
• 4.3.3 方案實(shí)現(xiàn)38-39
• 4.4 實(shí)驗(yàn)仿真39-45
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)39-40
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析40-45
• 4.5 本章小結(jié)45-46
• 第五章 基于聲波通信的室內(nèi)定位系統(tǒng)46-61
• 5.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)與論證46-51
• 5.1.1 系統(tǒng)原型46-47
• 5.1.2 改進(jìn)模型47-49
• 5.1.3 定位算法49-50
• 5.1.4 系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)50-51
• 5.2 系統(tǒng)移動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)51-55
• 5.2.1 系統(tǒng)發(fā)送端設(shè)計(jì)52-54
• 5.2.2 系統(tǒng)接收端設(shè)計(jì)54-55
• 5.3 系統(tǒng)測試及分析55-60
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)55-57
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析57-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 課題研究總結(jié)61-62
• 6.2 課題展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果68-69
• 致謝69-70

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：257594