發(fā)布時間：2023-02-12 20:31

　　隨著科技的不斷進步以及傳感器性能的大幅度提高,室內定位技術得到了飛速發(fā)展。超寬帶(Ultra-Wideband,UWB)定位技術具有精度高、抗干擾能力強以及功耗低等優(yōu)點,成為了室內定位技術的研究熱點。本文從實際應用角度出發(fā),對基于UWB的精確定位算法和室內定位系統(tǒng)進行研究與實現(xiàn)。首先,提出了一種UWB融合氣壓計(Ultra-Wideband fusion barometer,UWB-Bar)的三維定位算法,該算法通過標簽節(jié)點的高度以及標簽節(jié)點到兩個基站節(jié)點的距離實現(xiàn)定位。通過差分氣壓法得到標簽節(jié)點的高度,實驗證明測高精度可以達到5cm。通過非對稱雙邊雙向測距法(Asymmetric Double Sided Two-Way Ranging,ADS-TWR)獲得標簽節(jié)點到基站節(jié)點的測距,實驗證明測距誤差不超過10cm。在此基礎上,通過UWB-Bar定位算法得到標簽節(jié)點的三維坐標位置,實驗證明平均定位誤差不超過17厘米。其次,為了拓展定位基站數(shù)量以及提高定位的精度和穩(wěn)定性,使該定位系統(tǒng)更具有實用價值,提出了一種改進的最小二乘定位算法以及一種基于UWB-Bar的質心定位算法。兩種定位算法都是...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
注釋表
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 UWB國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 UWB國內研究現(xiàn)狀
        1.2.3 傳感器測高國內外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要工作和結構安排
        1.3.1 論文主要工作
        1.3.2 論文結構安排
第2章 超寬帶技術介紹
    2.1 超寬帶技術定義、特點
        2.1.1 超寬帶定義
        2.1.2 超寬帶特點
    2.2 常見UWB定位方法
        2.2.1 基于到達時間法
        2.2.2 基于到達時間差法
        2.2.3 基于信號到達角度法
        2.2.4 基于接受信號強度法
    2.3 定位系統(tǒng)性能評價指標
        2.3.1 定位精度評價指標
        2.3.2 部署難易度與系統(tǒng)成本評價指標
    2.4 本章小結
第3章 UWB融合氣壓計的定位算法研究
    3.1 UWB-Bar定位算法概述
    3.2 氣壓計測高方法
        3.2.1 室內氣壓特性
        3.2.2 室內節(jié)點氣壓計特性
        3.2.3 節(jié)點氣壓計偏差校準
        3.2.4 差分氣壓法測高
        3.2.5 氣壓計測高實驗和數(shù)據(jù)分析
    3.3 UWB的測距方法
        3.3.1 單向測距
        3.3.2 單邊雙向測距
        3.3.3 非對稱雙邊雙向測距
        3.3.4 測距優(yōu)化和測距實驗
    3.4 UWB-Bar定位算法研究
    3.5 UWB-Bar定位算法實驗與數(shù)據(jù)分析
        3.5.1 靜態(tài)實驗與數(shù)據(jù)分析
        3.5.2 動態(tài)實驗與分析
    3.6 本章小結
第4章 UWB融合氣壓計的多基站定位算法研究
    4.1 引言
    4.2 基于測距的UWB定位算法
        4.2.1 三邊定位算法
        4.2.2 改進的最小二乘定位算法
        4.2.3 基于UWB-Bar的質心定位算法
    4.3 目標跟蹤算法
        4.3.1 卡爾曼濾波算法
        4.3.2 擴展卡爾曼濾波算法
        4.3.3 卡爾曼濾波改進UWB定位算法
    4.4 定位算法實驗與數(shù)據(jù)分析
        4.4.1 靜態(tài)實驗與數(shù)據(jù)分析
        4.4.2 動態(tài)實驗與分析
    4.5 本章小結
第5章 UWB融合氣壓計定位系統(tǒng)設計
    5.1 定位系統(tǒng)概述
    5.2 UWB-Bar定位系統(tǒng)硬件
        5.2.1 基站和標簽
        5.2.2 DWM1000模塊
        5.2.3 氣壓計模塊
        5.2.4 串口轉Wi-Fi模塊
    5.3 UWB-Bar定位系統(tǒng)軟件設計
        5.3.1 下位機軟件設計
        5.3.2 上位機軟件設計
    5.4 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 本文工作總結
    6.2 未來工作展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間從事的科研工作及取得的成果



本文編號：3741777