隨著科技的不斷進(jìn)步以及傳感器性能的大幅度提高,室內(nèi)定位技術(shù)得到了飛速發(fā)展。超寬帶(Ultra-Wideband,UWB)定位技術(shù)具有精度高、抗干擾能力強(qiáng)以及功耗低等優(yōu)點(diǎn),成為了室內(nèi)定位技術(shù)的研究熱點(diǎn)。本文從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā),對(duì)基于UWB的精確定位算法和室內(nèi)定位系統(tǒng)進(jìn)行研究與實(shí)現(xiàn)。首先,提出了一種UWB融合氣壓計(jì)(Ultra-Wideband fusion barometer,UWB-Bar)的三維定位算法,該算法通過(guò)標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的高度以及標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)到兩個(gè)基站節(jié)點(diǎn)的距離實(shí)現(xiàn)定位。通過(guò)差分氣壓法得到標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的高度,實(shí)驗(yàn)證明測(cè)高精度可以達(dá)到5cm。通過(guò)非對(duì)稱(chēng)雙邊雙向測(cè)距法(Asymmetric Double Sided Two-Way Ranging,ADS-TWR)獲得標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)到基站節(jié)點(diǎn)的測(cè)距,實(shí)驗(yàn)證明測(cè)距誤差不超過(guò)10cm。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)UWB-Bar定位算法得到標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)位置,實(shí)驗(yàn)證明平均定位誤差不超過(guò)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(shí)用價(jià)值,提出了一種改進(jìn)的最小二乘定位算法以及一種基于UWB-Bar的質(zhì)心定位算法。兩種定位算法都是...

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 UWB國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 UWB國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 傳感器測(cè)高國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要工作和結(jié)構(gòu)安排
        1.3.1 論文主要工作
        1.3.2 論文結(jié)構(gòu)安排
第2章 超寬帶技術(shù)介紹
    2.1 超寬帶技術(shù)定義、特點(diǎn)
        2.1.1 超寬帶定義
        2.1.2 超寬帶特點(diǎn)
    2.2 常見(jiàn)UWB定位方法
        2.2.1 基于到達(dá)時(shí)間法
        2.2.2 基于到達(dá)時(shí)間差法
        2.2.3 基于信號(hào)到達(dá)角度法
        2.2.4 基于接受信號(hào)強(qiáng)度法
    2.3 定位系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)
        2.3.1 定位精度評(píng)價(jià)指標(biāo)
        2.3.2 部署難易度與系統(tǒng)成本評(píng)價(jià)指標(biāo)
    2.4 本章小結(jié)
第3章 UWB融合氣壓計(jì)的定位算法研究
    3.1 UWB-Bar定位算法概述
    3.2 氣壓計(jì)測(cè)高方法
        3.2.1 室內(nèi)氣壓特性
        3.2.2 室內(nèi)節(jié)點(diǎn)氣壓計(jì)特性
        3.2.3 節(jié)點(diǎn)氣壓計(jì)偏差校準(zhǔn)
        3.2.4 差分氣壓法測(cè)高
        3.2.5 氣壓計(jì)測(cè)高實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析
    3.3 UWB的測(cè)距方法
        3.3.1 單向測(cè)距
        3.3.2 單邊雙向測(cè)距
        3.3.3 非對(duì)稱(chēng)雙邊雙向測(cè)距
        3.3.4 測(cè)距優(yōu)化和測(cè)距實(shí)驗(yàn)
    3.4 UWB-Bar定位算法研究
    3.5 UWB-Bar定位算法實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析
        3.5.1 靜態(tài)實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析
        3.5.2 動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)與分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 UWB融合氣壓計(jì)的多基站定位算法研究
    4.1 引言
    4.2 基于測(cè)距的UWB定位算法
        4.2.1 三邊定位算法
        4.2.2 改進(jìn)的最小二乘定位算法
        4.2.3 基于UWB-Bar的質(zhì)心定位算法
    4.3 目標(biāo)跟蹤算法
        4.3.1 卡爾曼濾波算法
        4.3.2 擴(kuò)展卡爾曼濾波算法
        4.3.3 卡爾曼濾波改進(jìn)UWB定位算法
    4.4 定位算法實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析
        4.4.1 靜態(tài)實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析
        4.4.2 動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)與分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 UWB融合氣壓計(jì)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    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(biāo)簽
        5.2.2 DWM1000模塊
        5.2.3 氣壓計(jì)模塊
        5.2.4 串口轉(zhuǎn)Wi-Fi模塊
    5.3 UWB-Bar定位系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
        5.3.1 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
        5.3.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 本文工作總結(jié)
    6.2 未來(lái)工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間從事的科研工作及取得的成果



本文編號(hào)：3741777