【摘要】：隨著無線通信技術(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)實生活中的應(yīng)用越來越廣泛,人們對LBS的精度要求也越來越高。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,無法滿足人們對近距離復(fù)雜環(huán)境下的定位需求。因此,如何在近距離復(fù)雜環(huán)境下實現(xiàn)高精度定位成為了研究重點。隨著超寬帶通信技術(shù)的提出和發(fā)展,相比較其他無線通信技術(shù),超寬帶(Ultra Wideband,UWB)技術(shù)具有較強的抗多徑能力、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線定位系統(tǒng)。本文針對于常用TDOA(Time Difference of Arrival)方法具有錨節(jié)點時鐘精確同步難、適用性低等局限性,提出一種創(chuàng)新的被動式S-TDOA(Sequential-TDOA)方法,并在本文設(shè)計的系統(tǒng)硬件上實現(xiàn)。本文主要工作內(nèi)容包括:1.分析了常用無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源以及定位精度的評定標(biāo)準(zhǔn)。2.通過對常用TDOA方法的分析,針對于常用TDOA方法具有錨節(jié)點時鐘精確同步難、適用性低等局限性,提出一種消除錨節(jié)點時鐘頻率偏差影響的被動式STDOA方法,對時鐘同步效果和測量精度進(jìn)行理論驗證。3.對超寬帶定位系統(tǒng)整體方案進(jìn)行設(shè)計,設(shè)計并實現(xiàn)了系統(tǒng)硬件模塊。在該系統(tǒng)硬件上分別設(shè)計并實現(xiàn)了基于TOA(Time of Arrival)方法以及基于被動式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)計與實現(xiàn)中,選用了適用于本文系統(tǒng)硬件且誤差小的對稱雙邊雙向測距法。提出時分TOA系統(tǒng)通信時序的概念,并在本文設(shè)計的系統(tǒng)硬件上實現(xiàn)。選用并實現(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)測試,測量結(jié)果分析得出該定位系統(tǒng)定位精度達(dá)到40cm。在基于被動式S-TDOA方法的超寬帶定位系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)中,在本文系統(tǒng)硬件上實現(xiàn)被動式S-TDOA方法并進(jìn)行了性能分析。提出鏈?zhǔn)絊-TDOA系統(tǒng)通信時序的概念,并在本文系統(tǒng)硬件上實現(xiàn)。選用并實現(xiàn)了基于TDOA方法的擴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)測試,測量結(jié)果驗證了被動式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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN925
【圖文】：

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

圖 3-5 l=300m，不同 、不同 h 下被動式 S-TDOA 的測量誤差曲線-4、圖 3-5 可以得出，當(dāng)標(biāo)簽節(jié)點時鐘頻率偏差 h 相同時，基于被動式 S-TDOA 方法的測量值誤差隨著真實位置的變置時，測量值誤差隨著標(biāo)簽節(jié)點時鐘頻率偏差 h 的增大而分析可以得出被動式 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)】

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本文編號：2728819