基于無線同步的超寬帶室內(nèi)精確定位技術(shù)研究.pdf

1、隨著文明的進(jìn)步，人們活動(dòng)的室內(nèi)空間越來越龐大和復(fù)雜，購物中心、機(jī)場、工廠等場所的定位和導(dǎo)引需求日趨強(qiáng)烈，室內(nèi)定位技術(shù)逐漸成為研究的熱點(diǎn)。超寬帶技術(shù)由于其高精度、抗多徑衰落和低功耗等特點(diǎn)，為高精度的室內(nèi)定位提供了一種良好的解決方案。
　　本文在研究超寬帶基本理論的基礎(chǔ)上，對(duì)超寬帶定位技術(shù)進(jìn)行了深入分析。為了提高系統(tǒng)支持標(biāo)簽的數(shù)量，滿足標(biāo)簽低功耗設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)考慮到工廠等復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境不利于布線的應(yīng)用需求，提出了采用無線方式進(jìn)行時(shí)鐘同步

2、的到達(dá)時(shí)間差(TDOA)測量方案。在分析對(duì)比了多種無線同步方案后，最終確定了采用參考廣播同步(RBS)的方法，并對(duì)傳統(tǒng) RBS算法進(jìn)行了改進(jìn)，通過線性規(guī)劃和卡爾曼濾波減小了同步誤差，達(dá)到了系統(tǒng)要求的同步精度。
　　為了驗(yàn)證同步方案的正確性，本文搭建了一套完整的超寬帶室內(nèi)精確定位系統(tǒng)，并完成了整個(gè)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)主要包含標(biāo)簽、基站和上位機(jī)三個(gè)部分。其中標(biāo)簽負(fù)責(zé)周期性的查詢同步基站狀態(tài)與發(fā)送定位信號(hào)，實(shí)現(xiàn)多標(biāo)簽防碰撞與位置檢測

3、功能；同步基站利用任務(wù)隊(duì)列管理標(biāo)簽定位和時(shí)間同步，保證時(shí)間同步與多標(biāo)簽定位之間不會(huì)互相沖突；定位基站在時(shí)間同步后，記錄下定位信號(hào)到達(dá)時(shí)間并通過計(jì)算得出到達(dá)時(shí)間差，再把數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)；上位機(jī)通過TDOA算法，計(jì)算出標(biāo)簽位置并顯示在瀏覽器界面上。
　　通過對(duì)系統(tǒng)的同步狀態(tài)、單一標(biāo)簽定位、多標(biāo)簽防碰撞與定位進(jìn)行測試，結(jié)果表明本系統(tǒng)能在多種情況下對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行準(zhǔn)確定位，達(dá)到平均20cm誤差的高精度定位，滿足室內(nèi)定位需求，接近國內(nèi)外先進(jìn)水平。