基于UWB和GNSS的一體化無(wú)縫定位系統(tǒng)的研究
發(fā)布時(shí)間：2022-01-12 09:37
隨著智能機(jī)器人、工業(yè)自動(dòng)化、無(wú)人機(jī)的迅猛發(fā)展,對(duì)高精度定位服務(wù)的需求也越來(lái)越急迫;由于在很多的定位場(chǎng)景下需要室內(nèi)外無(wú)縫定位或多定位網(wǎng)絡(luò)融合,因此要對(duì)高精度、多定位數(shù)據(jù)融合和多區(qū)域切換的無(wú)縫定位算法進(jìn)行研究。在現(xiàn)階段比較多的無(wú)縫定位算法都是基于GNSS和室內(nèi)定位技術(shù)的方案,室內(nèi)定位方案采用WiFi、藍(lán)牙等,由于在眾多方案中UWB定位精度最高,因此計(jì)劃對(duì)UWB室內(nèi)定位展開(kāi)研究,并結(jié)合GNSS技術(shù)進(jìn)行無(wú)縫定位算法的研究。本研究的主要成果如下:在本文中對(duì)已有的室內(nèi)外定位技術(shù)和無(wú)縫定位技術(shù)進(jìn)行了大量的研究,并對(duì)基于粒子濾波和卡爾曼濾波的無(wú)縫定位算法進(jìn)行重點(diǎn)研究,在吸收了現(xiàn)有的算法的優(yōu)點(diǎn)和思想的基礎(chǔ)上提出了基于K最近鄰算法的無(wú)縫定位算法,并對(duì)該算法進(jìn)行了仿真和實(shí)現(xiàn),最后搭建了小型的無(wú)縫定位系統(tǒng)。該算法核心是動(dòng)態(tài)權(quán)重的K最近鄰算法,利用權(quán)重的大小來(lái)完成了對(duì)有效數(shù)據(jù)的選擇,從而完成定位區(qū)域的切換,包括室內(nèi)定位區(qū)域、室內(nèi)與室外定位區(qū)域的切換。由于該算法中加權(quán)決策的特點(diǎn),對(duì)多徑影響有一定的消除效果。而且該算法計(jì)算量較小,適合于高速、大容量的計(jì)算場(chǎng)合。采用UWB和GNSS完成了無(wú)縫定位系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。開(kāi)發(fā)...
【文章來(lái)源】：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)遼寧省
【文章頁(yè)數(shù)】：61 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
單邊雙向測(cè)距法時(shí)序圖
圖 2.6 使用 3 消息的雙邊雙向測(cè)距算法示意圖UWB 設(shè)備 A 和 B 通過(guò)如上圖的通信中記錄的時(shí)間戳數(shù)據(jù)便可以求出兩者間信號(hào)的時(shí)間 T，計(jì)算的公式如下所示： 1 2 1 21 2 1 2 round round reply replypropround round reply replyT T T TTT T T T （2.上述方案表示為不對(duì)稱的，因?yàn)樗鼈儾灰髞?lái)自每個(gè)設(shè)備的回復(fù)時(shí)間相同。采用方案，即使在 20ppm 晶體中，典型的時(shí)鐘誘導(dǎo)誤差也在低皮秒范圍內(nèi)。在這些錯(cuò)誤上，確定消息在每個(gè)接收器處的到達(dá)時(shí)間的精度對(duì)總體propT 錯(cuò)誤的貢獻(xiàn)比時(shí)鐘引起誤更重要。ak 1-2bpropkerror T （2.其中，設(shè)備 A 中的時(shí)鐘以所需頻率的ak 倍運(yùn)行，而設(shè)備 B 中的時(shí)鐘以所需頻率的運(yùn)行，并且 &bk 兩者都接近 1。為了給出這種誤差的大小，如果設(shè)備 A 和 B 具鐘，其中每個(gè)時(shí)鐘在使其組合誤差相加且等于 40ppm 的方向上距離標(biāo)稱時(shí)鐘 20p
EE 802.15.4a 只規(guī)定了物理層和媒體接入層（MAC），而剩余現(xiàn)，因此就造成了無(wú)法統(tǒng)一通信的問(wèn)題。而且由于 UWB 的此 UWB 通信的協(xié)議只有 IEEE 802.15.4a 規(guī)定的物理層和媒以在實(shí)際的應(yīng)用中會(huì)存在許多的問(wèn)題。位網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)域網(wǎng)中，常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：星型網(wǎng)絡(luò)、對(duì)等型網(wǎng)絡(luò)和撲進(jìn)行組織和管理的協(xié)議已經(jīng)不再 IEEE 802.15.4 中了，屬于 UWB 技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)除了 IEEE 802.15.4 就沒(méi)有上層的協(xié)議網(wǎng)絡(luò)主要參照 ZigBee 的通信協(xié)議下面對(duì)常見(jiàn)的這兩種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中，通信是由一個(gè)協(xié)調(diào)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制的。在該網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理和數(shù)據(jù)通信。在這種網(wǎng)絡(luò) 協(xié)調(diào)器進(jìn)行通信。
本文編號(hào)：3584543
【文章來(lái)源】：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)遼寧省
【文章頁(yè)數(shù)】：61 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
單邊雙向測(cè)距法時(shí)序圖
圖 2.6 使用 3 消息的雙邊雙向測(cè)距算法示意圖UWB 設(shè)備 A 和 B 通過(guò)如上圖的通信中記錄的時(shí)間戳數(shù)據(jù)便可以求出兩者間信號(hào)的時(shí)間 T，計(jì)算的公式如下所示： 1 2 1 21 2 1 2 round round reply replypropround round reply replyT T T TTT T T T （2.上述方案表示為不對(duì)稱的，因?yàn)樗鼈儾灰髞?lái)自每個(gè)設(shè)備的回復(fù)時(shí)間相同。采用方案，即使在 20ppm 晶體中，典型的時(shí)鐘誘導(dǎo)誤差也在低皮秒范圍內(nèi)。在這些錯(cuò)誤上，確定消息在每個(gè)接收器處的到達(dá)時(shí)間的精度對(duì)總體propT 錯(cuò)誤的貢獻(xiàn)比時(shí)鐘引起誤更重要。ak 1-2bpropkerror T （2.其中，設(shè)備 A 中的時(shí)鐘以所需頻率的ak 倍運(yùn)行，而設(shè)備 B 中的時(shí)鐘以所需頻率的運(yùn)行，并且 &bk 兩者都接近 1。為了給出這種誤差的大小，如果設(shè)備 A 和 B 具鐘，其中每個(gè)時(shí)鐘在使其組合誤差相加且等于 40ppm 的方向上距離標(biāo)稱時(shí)鐘 20p
EE 802.15.4a 只規(guī)定了物理層和媒體接入層（MAC），而剩余現(xiàn)，因此就造成了無(wú)法統(tǒng)一通信的問(wèn)題。而且由于 UWB 的此 UWB 通信的協(xié)議只有 IEEE 802.15.4a 規(guī)定的物理層和媒以在實(shí)際的應(yīng)用中會(huì)存在許多的問(wèn)題。位網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)域網(wǎng)中，常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：星型網(wǎng)絡(luò)、對(duì)等型網(wǎng)絡(luò)和撲進(jìn)行組織和管理的協(xié)議已經(jīng)不再 IEEE 802.15.4 中了，屬于 UWB 技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)除了 IEEE 802.15.4 就沒(méi)有上層的協(xié)議網(wǎng)絡(luò)主要參照 ZigBee 的通信協(xié)議下面對(duì)常見(jiàn)的這兩種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中，通信是由一個(gè)協(xié)調(diào)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制的。在該網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理和數(shù)據(jù)通信。在這種網(wǎng)絡(luò) 協(xié)調(diào)器進(jìn)行通信。
本文編號(hào)：3584543
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