基于無線同步的超寬帶室內(nèi)精確定位技術研究.pdf

1、隨著文明的進步，人們活動的室內(nèi)空間越來越龐大和復雜，購物中心、機場、工廠等場所的定位和導引需求日趨強烈，室內(nèi)定位技術逐漸成為研究的熱點。超寬帶技術由于其高精度、抗多徑衰落和低功耗等特點，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上，對超寬帶定位技術進行了深入分析。為了提高系統(tǒng)支持標簽的數(shù)量，滿足標簽低功耗設計標準，同時考慮到工廠等復雜室內(nèi)環(huán)境不利于布線的應用需求，提出了采用無線方式進行時鐘同步

2、的到達時間差(TDOA)測量方案。在分析對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，并對傳統(tǒng) RBS算法進行了改進，通過線性規(guī)劃和卡爾曼濾波減小了同步誤差，達到了系統(tǒng)要求的同步精度。
　　為了驗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)，并完成了整個系統(tǒng)的軟硬件設計，該系統(tǒng)主要包含標簽、基站和上位機三個部分。其中標簽負責周期性的查詢同步基站狀態(tài)與發(fā)送定位信號，實現(xiàn)多標簽防碰撞與位置檢測

3、功能；同步基站利用任務隊列管理標簽定位和時間同步，保證時間同步與多標簽定位之間不會互相沖突；定位基站在時間同步后，記錄下定位信號到達時間并通過計算得出到達時間差，再把數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C；上位機通過TDOA算法，計算出標簽位置并顯示在瀏覽器界面上。
　　通過對系統(tǒng)的同步狀態(tài)、單一標簽定位、多標簽防碰撞與定位進行測試，結果表明本系統(tǒng)能在多種情況下對標簽進行準確定位，達到平均20cm誤差的高精度定位，滿足室內(nèi)定位需求，接近國內(nèi)外先進水平。