基于DWM1000的UWB室内定位系统设计

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xys0709
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随着现代科技的飞速发展,信息交流以及导航定位服务也开始蓬勃发展,基于位置服务的通信业务已经在各个领域中得到应用。人类社会对目标的检测、定位跟踪和导航的要求与日俱增,尤其是在人员密集的室内环境中,因此通信能力强、功耗低、定位精度高的定位系统是非常迫切需要的。而目前一种全新的UWB技术正在悄然步入人们的日常生活之中,UWB具有超低的发射功率、超高的数据传输速率以及超宽的信号带宽等特色,基于上述特点UWB被确信为未来最具发展的无线电技术之一,因此UWB非常适合搭建室内定位平台。本文以UWB作为室内定位的研究基础,首先围绕DecaWave公司生产的DWM1000进行了定位基站及被测移动站的硬件设计开发,搭建以STM32系列作为微处理器的定位平台;然后在此平台上进行了相应的嵌入式软件开发,实现各外设之间的信息交互;接着讨论了几种常用的测距定位技术,确定TOA为最适合UWB定位的测距技术,而后围绕着TOA的几种测距方法展开研究,分析这几种方法的测距时间及时钟漂移对测距误差的影响,结合误差仿真图进行分析,提出一种基本消除时钟漂移影响的SDS-TWR优化测距算法。随后展开对定位算法的研究,研究常用的室内定位算法,提出一种基于最小二乘法的泰勒融合定位算法,而后针对多基站定位下个别基站可能会出现测距故障的情况,将应用于GPS接收机中的RAIM算法移植到本系统中并进行适应性的改进,接着针对连续定位中可能出现的跳变情况,加入滤波算法对其进行处理;最后在硬件平台上进行测试,最终的实验结果表明该系统的室内测距误差在10cm,定位精度可达到20cm并可排除故障测距引起的定位不精确的问题,能够良好的完成定位跟踪。
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