隨著科技的發(fā)展,人們對室內(nèi)定位技術(shù)的需求日漸增加,各大基于室內(nèi)的無線定位跟蹤技術(shù)應(yīng)運而生,其中超寬帶技術(shù)因其穿透力強、精度高、安全性強等優(yōu)點,成為目前室內(nèi)定位研究的重點。本課題的目的是通過濾波方法對超寬帶定位系統(tǒng)的測距結(jié)果進(jìn)行誤差補償及定位解算,從而增加定位精度。本文首先對多種定位方法進(jìn)行較詳細(xì)的分析與比較,并選擇基于雙邊雙向測距的定位方法作為課題的定位方法。接著在Matlab平臺上對粒子濾波、擴(kuò)展卡爾曼濾波及容積卡爾曼濾波三種非線性濾波算法進(jìn)行仿真比較,對超寬帶系統(tǒng)進(jìn)行定點測距采樣并對不同基站與標(biāo)簽間的測距誤差進(jìn)行補償。之后搭建三基站一標(biāo)簽的超寬帶平面定位網(wǎng)絡(luò),通過無線WiFi模塊將基站與上位機(jī)PC端連入同一路由器進(jìn)行通訊,在定位時將從三個基站收集到的距離信息依次發(fā)送給上位機(jī),上位機(jī)將三組測距信息通過集中式觀測融合組合為一組信息并通過濾波算法在Matlab平臺上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及實時的定位解算,進(jìn)而計算出較精確的標(biāo)簽位置信息。在經(jīng)過定點定位環(huán)境、移動定位環(huán)境及目標(biāo)跟蹤環(huán)境下的多次實際測驗來獲得課題結(jié)論。 

【文章來源】：黑龍江大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１?ＲＳＳＩ定位原理圖??Ｆｉｇ．２．１?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＲＳＳＩ?ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ??

第２章超寬帶ＯＪＷＢ）技術(shù)的介紹??境中不同距離下ＲＳＳＩ的均值，統(tǒng)計為如下圖２．２。??８０｜?１?１???ｒ：?ａ／＾??１６〇－?／?－??５５－?／?－??５０－?／?？??４５－?／?－??４０＇?Ｌ?＇?＇???°?５?距離／ｃｍ?１〇?１５??圖２．２?ＲＳＳＩ與距離關(guān)系圖??Ｆｉｇ．２．２?ＲＳＳＩ?ａｎｄ?ｄｉｓｔａｎｃｅ?ｄｉａｇｒａｍ??由圖２．２可以直觀的看出在短距離下Ｕ５ｍ以內(nèi)）ＲＳＳＩ值并不完全隨著距離??的增大而減小。這將在一定程度上影響到ＲＳＳ丨定位系統(tǒng)的定位精度。??ＲＳＳＩ定位方法的測距原理只與接收的信號強度有關(guān)，不需要進(jìn)行時間校準(zhǔn)等??操作，而且采用的模塊硬件結(jié)構(gòu)相對簡單價格便宜，令ＲＳＳＩ定位法的研宄備受關(guān)??注。但因其在室內(nèi)環(huán)境下受到環(huán)境影響嚴(yán)重，測量誤差通常雜亂無章不滿足高斯??分布，加上復(fù)雜的信號反射、折射等影響，實際中的定位效果并不理想，定位精??度只能達(dá)到米級購。??２．１．２?ＡＯＡ定位法??ＡＯＡ定位方法是根據(jù)兩個或以上接收節(jié)點與發(fā)送節(jié)點間的角度信息來獲得待??測的發(fā)送節(jié)點的位置。在接收信號的方位角度已知的情況下，對接收節(jié)點的非平??行方向做射線得到的交點即為發(fā)送節(jié)點的位置。其定位原理圖如圖２．３所示。??－９－??

?（２－７）??義??ＴＯＡ定位方法原理圖如下圖２．４所示。??／＾＼??／?（氣，凡）?＼?待測節(jié)點??（??＼?固定節(jié)點１?ｙ＼?（＾ｙ，）?／??圖２．４?ＴＯＡ定位原理圖??Ｆｉｇ．２．４?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＴＯＡ?ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ??與ＲＳＳＩ定位方法類似，ＴＯＡ定位方法也是一種基于測距的定位方法，理論上??算法簡單、精度較高，但由于該方法非常依賴信號傳遞時間的準(zhǔn)確性，因此帶來??了節(jié)點間時鐘同步的難題【３２】。在實際定位使用時，為保證較高的定位精度，往往??要對發(fā)送節(jié)點與接收節(jié)點間進(jìn)行多次通訊，增加時鐘同步次數(shù)，使得硬件功耗成??倍增加。??２．１．４?ＴＤＯＡ定位法??ＴＤＯＡ與ＴＯＡ算法類似，都是通過發(fā)送節(jié)點與接收節(jié)點之間的時間信息來獲??取位置信息。ＴＤＯＡ定位方法是采用接收信號的時間差與電磁波傳播速度相乘來??獲得距離差

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于RSSI測距技術(shù)的研究[J]. 蒙廣旭.  數(shù)字通信世界. 2018(05)
[2]全球衛(wèi)星導(dǎo)航看中國“北斗”[J]. 袁于飛.  科技傳播. 2018(08)
[3]寬帶無線數(shù)字通信關(guān)鍵技術(shù)[J]. 趙立崢.  計算機(jī)產(chǎn)品與流通. 2017(12)
[4]基于超寬帶技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計[J]. 陳偉森,裴海龍,夏睿燦.  計算機(jī)測量與控制. 2017(11)
[5]基于UWB的地下停車場車輛定位系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 曹祥紅,張華.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2017(09)
[6]《中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)》白皮書正式發(fā)布[J]. 楊健,陳飚.  衛(wèi)星應(yīng)用. 2016(06)
[7]一種改進(jìn)的TDOA無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位算法[J]. 張會新,陳德沅,彭晴晴,史磊.  傳感技術(shù)學(xué)報. 2015(03)
[8]Maneuvering target tracking algorithm based on cubature Kalman filter with observation iterated update[J]. 胡振濤,Fu Chunling,Cao Zhiwei,Li Congcong.  High Technology Letters. 2015(01)
[9]基于UWB的無線定位技術(shù)[J]. 李艷芳,楊拉明.  電子設(shè)計工程. 2014(08)
[10]基于AOA降維和同心圓定位的三維傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點自定位方法[J]. 蔣鵬,覃添,陳歲生.  傳感技術(shù)學(xué)報. 2012(07)

博士論文
[1]多傳感器廣義線性系統(tǒng)最優(yōu)和自校正加權(quán)觀測融合估計方法研究[D]. 王欣.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[2]超寬帶無線通信與定位關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 熊海良.西安電子科技大學(xué) 2011
[3]自校正觀測融合Kalman估值器及其在典型跟蹤系統(tǒng)中的應(yīng)用[D]. 郝鋼.哈爾濱工程大學(xué) 2011

碩士論文
[1]粒子濾波算法的研究及其在目標(biāo)跟蹤中的應(yīng)用[D]. 劉紅紅.太原理工大學(xué) 2018
[2]基于DWM1000的UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計[D]. 張亞森.哈爾濱工程大學(xué) 2018
[3]基于UWB室內(nèi)定位算法的研究與實現(xiàn)[D]. 仲江濤.深圳大學(xué) 2017
[4]基于位置指紋的室內(nèi)無線定位技術(shù)研究[D]. 王金龍.蘭州交通大學(xué) 2016
[5]CKF算法在目標(biāo)跟蹤中的應(yīng)用研究[D]. 呂云龍.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[6]UWB定位系統(tǒng)中信號同步問題的研究[D]. 安寶強.中國海洋大學(xué) 2014
[7]基于UWB的室內(nèi)定位算法研究與應(yīng)用[D]. 朱永龍.山東大學(xué) 2014
[8]粒子濾波算法研究及其在無線定位跟蹤中的應(yīng)用[D]. 肖婷婷.電子科技大學(xué) 2014
[9]基于ZigBee原理的奶牛定位系統(tǒng)[D]. 郭慶.山東大學(xué) 2014
[10]無線局域網(wǎng)室內(nèi)定位技術(shù)研究[D]. 謝代軍.解放軍信息工程大學(xué) 2013



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