【摘 要】
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如今科技发展的速度越来越快,互联网和智能手机在我们的生活中得到普及,基于位置信息的通信服务逐渐受到了各行各业的广泛关注与重视。全球主要的四大卫星定位系统基本占据了
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如今科技发展的速度越来越快,互联网和智能手机在我们的生活中得到普及,基于位置信息的通信服务逐渐受到了各行各业的广泛关注与重视。全球主要的四大卫星定位系统基本占据了室外位置信息服务,但是不能有效地应用于室内环境下。因此就需要一种通信信号强,精度高,成本低的室内定位技术。目前各种室内定位系统常用的技术有UWB、ZigBee、Wifi、蓝牙等,其中最热门最受瞩目的是近些年才出现的超宽带UWB技术,它是一种不使用载波而是利用脉冲信号进行无线传输的新兴技术,具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、精确度高等优点,受到研究人员的青睐,具有十分广阔的发展前景。针对基于UWB技术的室内定位系统,本文的主要研究内容及成果如下:(1)本文根据Chan和Taylor算法的特点和内容,融合Chan算法的加权残差修正和Taylor算法的根据门限值迭代思想,提出一种基于加权最小二乘的改进算法。首先根据TDOA测量数据建立非线性方程组,由加权最小二乘法(WLS)得到标签的初始估计坐标。然后构造坐标误差方程组,由WLS计算得到误差值,判断误差是否小于门限值:如果小于门限值则将当前结果作为标签坐标;否则将该估计坐标加上误差值作为新的估计坐标来构造坐标误差方程组,进行WLS估计,直至得到误差小于门限值,得出结果。(2)本文还对扩展卡尔曼滤波算法(EKF)进行推导,分析得到误差来源,通过对测量异常值的分辨和修正,能够有效降低异常值对滤波效果的影响。利用改进EKF对算法得到的定位结果进行滤波。通过Matlab仿真分析表明,联合定位算法较单一的算法具有更好的定位精度和稳定性。(3)本文最后构建了定位系统的整体框架,利用DWM1000模块设计了标签和基站的硬件电路,另外还有嵌入式程序和上位机软件,并且对定位系统整体进行测试。测试结果表明,系统的定位精度达到了15cm左右,证明了该UWB室内定位系统能够应用在实际中,具有一定的可行性。图[35]表[11]参[62]
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