本文關(guān)鍵詞：基于CSS技術(shù)的實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：科技快速進(jìn)步和發(fā)展的今天,節(jié)點(diǎn)位置信息在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用中有著不可替代的作用。目前,全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)比較成功解決了室外定位問題,給人們生活帶來了巨大便利,但在無法接收到GPS信號的應(yīng)用場景下,無線定位的研究是傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題。本論文針對GPS系統(tǒng)無法應(yīng)用的場景,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于CSS技術(shù)的高精度無線實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)。論文分析定位需求并設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu),繼而搭建無線實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,研究抑制非視距傳播的數(shù)據(jù)濾波算法及定位算法,且在室內(nèi)外測試系統(tǒng)功能和性能。具體內(nèi)容如下：(1)定位系統(tǒng)需求分析及架構(gòu)設(shè)計(jì)。首先對國內(nèi)外目前無線定位技術(shù)和定位方法介紹并比較,本文選擇CSS技術(shù)結(jié)合雙邊雙向測距算法的TOA定位方法來實(shí)現(xiàn)無線定位系統(tǒng)。(2)無線實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。完成了基于NanoPAN5375模塊和Atmel嵌入式微控制器ATmega1284p的節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)與電路調(diào)試。錨節(jié)點(diǎn)與標(biāo)簽間實(shí)現(xiàn)SDS-TWR測距算法。在定位系統(tǒng)平臺中實(shí)現(xiàn)了TDM調(diào)度與多點(diǎn)測距,并完成了數(shù)據(jù)提取、協(xié)議解析、數(shù)據(jù)濾波和定位算法等核心模塊。(3)抑制非視距傳播對無線定位系統(tǒng)的影響。在改善測距誤差方面：實(shí)現(xiàn)SDS-TWR測距算法并利用曲線擬合矯正原始測量數(shù)據(jù),減小測量偶然誤差,利用提出的改進(jìn)卡爾曼濾波算法平滑測距數(shù)據(jù),減少測距數(shù)據(jù)抖動從而減弱NLOS誤差；在定位算法方面,利用加權(quán)最小二乘法與Min-Max結(jié)合的定位算法,同時(shí)使用殘差加權(quán)算法,進(jìn)一步濾除非視距傳播誤差以及定位估計(jì)誤差。(4)定位系統(tǒng)的功能和性能測試。在室內(nèi)外兩個典型的應(yīng)用場景下對定位系統(tǒng)測試,經(jīng)驗(yàn)證,系統(tǒng)具備對多標(biāo)簽的區(qū)域定位、一維定位、二維定位和跟蹤功能,且室內(nèi)外定位精度可以達(dá)到lm左右。
【關(guān)鍵詞】：無線定位 CSS TDM NLOS SDS-TWR 卡爾曼濾波 定位算法
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN92
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 課題研究背景與意義11-12
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 無線定位技術(shù)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 CSS技術(shù)研究現(xiàn)狀和特點(diǎn)14
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排14-17
• 第二章 無線定位系統(tǒng)概述17-27
• 2.1 無線定位技術(shù)介紹17-21
• 2.1.1 超聲波定位技術(shù)17-18
• 2.1.2 RFID定位技術(shù)18-19
• 2.1.3 ZigBee定位技術(shù)19
• 2.1.4 相位差定位技術(shù)19-20
• 2.1.5 UWB定位技術(shù)20
• 2.1.6 CSS定位技術(shù)20-21
• 2.2 無線定位方法介紹21-24
• 2.2.1 RSSI定位估計(jì)法21-22
• 2.2.2 TOA定位估計(jì)法22
• 2.2.3 TDOA定位估計(jì)法22-23
• 2.2.4 AOA定位估計(jì)法23-24
• 2.2.5 混合定位方法24
• 2.3 衡量定位算法的性能指標(biāo)24-25
• 2.4 無線定位系統(tǒng)需求分析25-27
• 第三章 無線實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)27-41
• 3.1 無線實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)27-29
• 3.2 硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)29-34
• 3.2.1 電源模塊30-31
• 3.2.2 MCU模塊31-32
• 3.2.3 串口模塊32
• 3.2.4 射頻模塊32-33
• 3.2.5 節(jié)點(diǎn)PCB及實(shí)物圖33-34
• 3.3 軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)34-40
• 3.3.1 嵌入式軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)34-37
• 3.3.2 定位引擎軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)37-38
• 3.3.3 服務(wù)器軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)38-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第四章 抑制非視距傳播對無線測距和定位的影響41-52
• 4.1 定位誤差分析與NLOS誤差識別問題41-42
• 4.2 SDS-TWR算法和曲線擬合方法減少測量誤差42-43
• 4.3 改進(jìn)的卡爾曼平滑濾波算法消除NLOS誤差43-46
• 4.4 定位算法設(shè)計(jì)46-50
• 4.4.1 圓周定位原理46
• 4.4.2 加權(quán)最小二乘法定位算法46-48
• 4.4.3 Min-Max定位算法48
• 4.4.4 加權(quán)最小二乘法與Min-Max結(jié)合的定位算法48-49
• 4.4.5 殘差加權(quán)定位算法49-50
• 4.5 平滑處理定位結(jié)果50-51
• 4.6 本章小結(jié)51-52
• 第五章 系統(tǒng)測試52-61
• 5.1 測試環(huán)境及儀器52
• 5.2 室外測試52-57
• 5.2.1 室外測距實(shí)驗(yàn)53-54
• 5.2.2 室外定位實(shí)驗(yàn)54-57
• 5.3 室內(nèi)測試57-60
• 5.3.1 室內(nèi)測距實(shí)驗(yàn)57-58
• 5.3.2 室內(nèi)定位測試58-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 第六章 論文總結(jié)與展望61-63
• 6.1 論文總結(jié)61-62
• 6.2 論文展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 毛敏;;GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)簡介[J];陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2010年01期

2 王書鋒;侯義斌;黃樟欽;張勇;陳銳;;無線感知網(wǎng)絡(luò)最小二乘法定位算法的誤差分析與優(yōu)化[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2009年19期

3 王建剛;王福豹;段渭軍;;加權(quán)最小二乘估計(jì)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位中的應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究;2006年09期

4 李靜,劉琚;用卡爾曼濾波器消除TOA中NLOS誤差的三種方法[J];通信學(xué)報(bào);2005年01期

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本文編號：688502