基于声波的移动设备测距方法研究

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1、基于声波的移动设备测距方法研究作者姓名吴石重导师姓名、职称齐飞副教授一级学科控制科学与工程二级学科模式识别与智能系统申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码10701学号1202121221分类号TP39密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于声波的移动设备测距方法研究作者姓名：吴石重一级学科：控制科学与工程二级学科：模式识别与智能系统申请学位类别：工学硕士导师姓名、职称：齐飞副教授提交日期：2014年12月AcousticBasedRangingMethodforMobileDevicesAthesis

2、submittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinControlScienceandEngineeringByWuShizhongSupervisor:A.P.QiFeiDecember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文

3、中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日　　期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其

4、它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日　　期：日　　期：摘要摘要随着社会的发展和科学技术的进步，位置信息与人们的生活更加密切。目前的定位技术主要有GPS定位和移动网络基站定位。前者的民用精度为10米以上，后者主要依赖于网络的密集性，精度并没有比GPS高。而人们在室内的活动越来越多，且实际上室内定位的应用系统却很少，因此有必要研究室内定位系统与方法。目前，手机已经相当普及，几乎每人每天都会有接触并随身携

5、带，因此使用移动设备进行室内定位十分方便且有广泛需求。测距定位是定位的一种方式，测量距离的精度直接影响了定位的精度。为了能够在室内精确定位，本文设计实现了一种适用于智能移动设备的高精度测距算法，利用到达时间的测距方法能达到厘米级的测距精度。本文的工作是基于声波的移动设备测距，包括了测距算法，具体实现以及一些应用。造成声波测距误差的因素包括一些不确定的因素比如设备间时间不同步，记录的时间和实际时间不一致，以及信噪比（SNR），多径效应和信号失真的影响。采用双路监听的方式分别记录两次检测到信号到达的时间点，交换两机的到达时间差（

6、DTOA）并计算即得到两设备间的距离，避免了时间的同步，又不用去处理时间点的不确定性。采用录音的方式使检测可以更加方便快捷，为异步甚至离线检测创造了条件。为了更好的得到测距结果，为两台设备设计了特定波形，经过相关性的检测，需要进行候选点的校正，最终能准确的得到信号到达点。建立网络控制多台设备间进行测距，建立节点信息队列，等待任务队列，测距结果队列。当所有测距任务完成后，可以从测距结果队列中看到所有的测距结果。通过声波来获取移动设备间的距离，设备不断的加入，逐渐建立坐标系，之后可以进行定位。使用本文的方法进行测距可以达到比较好

7、的距离精度。在一定条件下，两个设备测距的误差甚至小于5厘米，达到了很好的精度，为以后精确定位的应用打下坚实的基础。通过控制网络调控进行多台设备间的测距，获取距离信息后能够建立几个设备组成的立体坐标系，新加入的节点可以使用该坐标系进行定位。准确获取距离的信息后，可以判断多台设备间的相对关系位置。实验表明，本文测距方法能达到很好的精度并能够运用到其他应用中。I西安电子科技大学硕士学位论文关键词：声波，测距，移动设备，定位论文类型：应用基础研究类IIABSTRACTABSTRACTAlongwithscientificandtec

8、hnologicaldevelopment,thelocationinformationhasbeenwidelyavailableinpeople’sdailylives.Currently，thereareGPSandmobilenet-workbasestationsposition