【摘要】：隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)的普及,基于位置的服務(wù)(location-based service,LBS)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,人們對(duì)LBS的精度要求也越來(lái)越高。全球定位系統(tǒng)(global positioning system,GPS)在開闊室外環(huán)境下可以提供人們精確的位置信息,但是在遮擋物多、建筑物密集的環(huán)境下定位精度很不理想,無(wú)法滿足人們對(duì)近距離復(fù)雜環(huán)境下的定位需求。因此,如何在近距離復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高精度定位成為了研究重點(diǎn)。隨著超寬帶通信技術(shù)的提出和發(fā)展,相比較其他無(wú)線通信技術(shù),超寬帶(Ultra Wideband,UWB)技術(shù)具有較強(qiáng)的抗多徑能力、穿透力以及很高的定位精度,因此被廣泛應(yīng)用于高精度近距離無(wú)線定位系統(tǒng)。本文針對(duì)于常用TDOA(Time Difference of Arrival)方法具有錨節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘精確同步難、適用性低等局限性,提出一種創(chuàng)新的被動(dòng)式S-TDOA(Sequential-TDOA)方法,并在本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件上實(shí)現(xiàn)。本文主要工作內(nèi)容包括:1.分析了常用無(wú)線定位方法的基本原理,研究了相關(guān)超寬帶定位算法,分析了定位誤差的來(lái)源以及定位精度的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。2.通過(guò)對(duì)常用TDOA方法的分析,針對(duì)于常用TDOA方法具有錨節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘精確同步難、適用性低等局限性,提出一種消除錨節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘頻率偏差影響的被動(dòng)式STDOA方法,對(duì)時(shí)鐘同步效果和測(cè)量精度進(jìn)行理論驗(yàn)證。3.對(duì)超寬帶定位系統(tǒng)整體方案進(jìn)行設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)硬件模塊。在該系統(tǒng)硬件上分別設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于TOA(Time of Arrival)方法以及基于被動(dòng)式STDOA方法的超寬帶定位系統(tǒng)。在基于TOA方法的超寬帶定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中,選用了適用于本文系統(tǒng)硬件且誤差小的對(duì)稱雙邊雙向測(cè)距法。提出時(shí)分TOA系統(tǒng)通信時(shí)序的概念,并在本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件上實(shí)現(xiàn)。選用并實(shí)現(xiàn)了基于TOA方法的牛頓迭代定位算法。在室內(nèi)和室外兩種環(huán)境下分別進(jìn)行相關(guān)測(cè)試,測(cè)量結(jié)果分析得出該定位系統(tǒng)定位精度達(dá)到40cm。在基于被動(dòng)式S-TDOA方法的超寬帶定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中,在本文系統(tǒng)硬件上實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式S-TDOA方法并進(jìn)行了性能分析。提出鏈?zhǔn)絊-TDOA系統(tǒng)通信時(shí)序的概念,并在本文系統(tǒng)硬件上實(shí)現(xiàn)。選用并實(shí)現(xiàn)了基于TDOA方法的擴(kuò)展卡爾曼濾波定位算法。在室內(nèi)和室外兩種環(huán)境下分別進(jìn)行相關(guān)測(cè)試,測(cè)量結(jié)果驗(yàn)證了被動(dòng)式S-TDOA方法在超寬帶定位領(lǐng)域的可行性,定位精度達(dá)到30cm,位置更新速率達(dá)到220次/s,且無(wú)用戶數(shù)量限制。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN925
【圖文】：

jr 、不同 h 下被動(dòng)式 S-TDOA 的測(cè)量誤差曲線圖 3-5 l=300m，不同 、不同 h 下被動(dòng)式 S-TDOA 的測(cè)量誤差曲線由圖 3-4、圖 3-5 可以得出，當(dāng)標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘頻率偏差 h 相同時(shí)，不同距離差位置上，基于被動(dòng)式 S-TDOA 方法的測(cè)量值誤差隨著真實(shí)位置的變化而變化，當(dāng)在相同位置時(shí)，測(cè)量值誤差隨著標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘頻率偏差 h 的增大而增大。由上述分析可以得出被動(dòng)式 S-TDOA 方法在不同 l 和不同 h 的情況下最大的測(cè)量誤差，如圖 3-6 所示。圖 3-6 不同 l、不同 h 下被動(dòng)式 S-TDOA 的最大測(cè)量誤差由圖 3-6 可以得出

圖 3-5 l=300m，不同 、不同 h 下被動(dòng)式 S-TDOA 的測(cè)量誤差曲線-4、圖 3-5 可以得出，當(dāng)標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘頻率偏差 h 相同時(shí)，基于被動(dòng)式 S-TDOA 方法的測(cè)量值誤差隨著真實(shí)位置的變置時(shí)，測(cè)量值誤差隨著標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘頻率偏差 h 的增大而分析可以得出被動(dòng)式 S-TDOA 方法在不同 l 和不同 h 的情如圖 3-6 所示。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 汪苑;林錦國(guó);;幾種常用室內(nèi)定位技術(shù)的探討[J];中國(guó)儀器儀表;2011年02期

2 程永志;;超寬帶無(wú)線技術(shù)的應(yīng)用前景分析[J];中國(guó)新通信;2008年01期

3 谷紅亮;史元春;申瑞民;陳渝;;一種用于智能空間的多目標(biāo)跟蹤室內(nèi)定位系統(tǒng)[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2007年09期

4 陳國(guó)東;武穆清;;基于Ad Hoc組網(wǎng)的超寬帶無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)及關(guān)鍵技術(shù)[J];現(xiàn)代電信科技;2005年12期

5 李瑛,張水蓮,俞飛,羅飛;超寬帶通信技術(shù)及其應(yīng)用[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2004年08期

6 王春光,周正;超寬帶無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)與展望[J];電信技術(shù);2004年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前2條

1 鄭涵旭;張波;;基于FPGA的超聲波輔助IMU的室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];第十二屆全國(guó)信號(hào)和智能信息處理與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2018年

2 劉海濤;張長(zhǎng)隆;呂韶昱;萬(wàn)建偉;;超寬帶分組無(wú)線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)性能分析[A];第十二屆全國(guó)信號(hào)處理學(xué)術(shù)年會(huì)（CCSP-2005）論文集[C];2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 洪海斌;基于IMU/GPS/ZigBee的室內(nèi)外無(wú)縫導(dǎo)航定位系統(tǒng)的方法研究[D];南昌大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2728819