变电运维现场多目标超声定位系统设计

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1、硕士学位论文题目:变电运维现场多目标超声定位系统设计研究生胡帆专业电路与系统指导教师李文钧副教授完成日期2015年3月杭州电子科技大学硕士学位论文变电运维现场多目标超声定位系统设计研究生：胡帆指导教师：李文钧2015年3月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterDesignofmulti-objectiveultrasonicpositioningsystematthesceneofthesubstationoperationmaintenanceCandidat

2、e:HuFanSupervisor:AssociateProfessorLiWenJunMarch，2015杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研巧工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，巧己在文中明确方式标明。申＾。请学位论文与资料若有不实之处，本人承担切相关责任论文作者签名：ｉ巧申疋＾曰期：Ｚ口咬年罗月＾曰学位论文使用授权说明本人完

3、全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即；研巧生在校攻读。学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，化许查阅和借阅论文，可臥允许采用影印、缩印或其；学校可从公布论文的全部或部分内容它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）ｒ＾Ｈ期＇论文作者签名：山Ｉｈ；＾年＾月１：。年７ｉ指导教师签名：０期之月ｉ目杭州电子科技大学硕士学位论文摘要超声定位技术是室内复杂环境下重要的定位技术之一，主要用

4、于小范围目标跟踪定位。该技术适用于停车场车辆管理、养老院智能监护、仓库物品管理以及变电站运维管理等场合。当前的室内定位技术，受定位精度、范围以及室内各种障碍条件的影响，很少能在以上领域成熟应用。本文以超声波技术为基础，依据TDOA(TimeDifferenceofArrival)室内定位理论，利用超声波传播检测优势，解决测量精度不高的关键难题，利用伪随机编码技术实现多目标识别与精确定位，研发变电站目标定位系统，解决变电站内人员定位难的问题。本文首先对超声波定位原理和基本理论进行阐述，选定TDOA定位为本系统定位原理。针对多目标区分难题，详细介绍了伪随机编码

5、技术，利用其良好的自相关性和互相关性，采用直接序列扩频，既能解决多目标区分难题，又能缓解多径干扰的影响。多目标超声定位系统设计，主要有智能安全定位终端（移动节点）、无线声定位传感节点（定位节点）、无线数据传输基站（无线基站）三部分。定位过程中基站负责下发控制命令和时间同步信号。声波信号经移动节点预处理后主动发送，定位节点将接收到的超声信息和到达时间等处理打包后通过以太网传输到后台服务器，服务器利用TDOA算法算得移动节点的三维坐标。基于STM32芯片设计系统的硬件电路，涉及组成部分有超声发射子模块、无线子模块、电源管理模块、温湿度测量子模块、以太网和POE

6、子模块等。无线子模块负责数据收发；POE子模块为设备供电；温湿度模块采集环境的温湿度信息，用来校正声速。针对超声定位系统电磁干扰、信号衰减和多径干扰等问题，本文做了详细分析，设计了抗电源噪声干扰电路。本文主要成果如下：1.采用软件无线电技术路线来处理超声波的发送和接收，提出了一种实用的超声波信号传输技术，并通过优化TDOA定位算法提高了定位精度。2.利用伪随机编码技术实现多目标区分与精确定位，研发变电站目标定位系统，为其他具有多目标区分需求的系统提供技术参考。3.采用了高精度同步技术，利用主从时钟同步网络，有效的把各个子系统的时钟误差控制在10微秒内。关键

7、词：变电运维，超声定位，伪随机编码，多目标区分，时钟同步，抗干扰I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTUltrasonicpositioningtechnologyisoneofthecriticaltechnologyontheindoorcomplexityenvironment,whichismainlyusedforsmall-scaletarget-locationandtracking.Thistechnologyissuitableforvehicleparkingmanagement,intelligentcareinnursing

8、homes,materialsmanagementinthewar