基于UWB定位系统的设计及时延算法的研究

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1、学校代码：10126学号：31556002分类号：编号：内蒙古大学论文题目基于UWB定位系统的设计及时延算法的研究学院：电子信息工程学院专业：信息与通信工程研究方向：移动互联网与物联网信息处理姓名：贾静茹指导教师：程晓东2018年05月06日内蒙古大学硕士学位论文基于UWB定位系统的设计及时延算法的研究摘要经过这几年无线传感网络（WirelessSensorNetwork，WSN）和移动通信技术的发展，在室内环境下，基于位置的服务（LocationServiceBasic，LSB）越来越受到人们关注。传统的室内定位在系统成本

2、方面、定位的精度、复杂度、系统稳定性等已经不能满足用户的需求。在这样的情况下，一种新的技术，超宽带（UltraWideBand，UWB）技术很快引起了人们的重视。UWB技术具有高通信能力，抗多径干扰，穿透能力很强，较高的时间分辨率等一些优点，因此，是用于高精度定位比较好的选择。本文通过围绕如何提高UWB定位精度展开讨论和研究，主要的工作内容包含：分析了现有的常用的定位技术的优缺点，并且对UWB使用各种定位方法的可行性进行了分析，在理论上论证了适合UWB定位的时延算法和定位算法。研究分析结果：在定位算法中，接收信号强度（Rec

3、eivedSignalStrengthIndicator，RSSI）的定位方法易受外界环境干扰，定位精度较差，基于信号到达角度（AngleOfArrival，AOA）的定位方法需添加天线阵列，并且不适合用于多径密集的环境下，基于信号到达时间（TimeOfArrival，TOA）的定位方法可以充分利用UWB信号的各种优点，具有很高的定位精度。本文通过对UWB测距算法的分析，选择采用双向飞行时间算法（TimeWeightedReturn，TWR）来进行测距，时延算法采用欧几里得矩阵算法计算时延。通过测距算法和时延算法的结合，使得

4、UWB的测距最大误差12cm，最小误差2cm。理论上三点可以实现定位，但是实际测量的过程中，三点定位会出现无解的情况，发现采用四点定位的精内蒙古大学硕士学位论文度更高，也不会出现无解的情况，四点定位时，第四个基站是用来辅助测试的。四点定位的定位最大误差18cm，最小误差6cm。关键词：UWB；TWR测距；定位；天线时延内蒙古大学硕士学位论文DESIGNBASEDONUWBPOSITIONINGSYSTEMANDRESEARCHONTIMEDELAYALGORITHMAbstractInrecentyears,Withthem

5、obilecommunicationandWirelessSensorNetworkdevelopment,intheindoorenvironment,TheLocationServiceisfocusedonbymoreandmorepeople.Traditionalindoorlocationserviceinsystemcost,positioningaccuracy,complexityandsystemstability,alreadycannotsatisfytheneedsofusers.Inthiscon

6、text,anewtechnologyofUltraWideBandisrapidlygainingattention.UWBtechnologyhastheadvantagesofhighcommunicationcapability,anti-multipathinterference,strongpenetrationability,hightimeresolution,etc.Therefore,itisagoodchoiceforhighprecisionpositioning.Thispaperdiscusses

7、andstudieshowtoimprovetheUWBpositioningaccuracy,themainworkincludes:analyzetheadvantageanddisadvantageoftheexistingcommonpositioningtechnology,andthefeasibilityoftheuseofUWBpositioningmethodsareanalyzed,anddemonstratesintheoryforUWBpositioningalgorithmandtimedelaya

8、lgorithm.Researchanalysiscanshowthat:basedontheReceivedSignalStrengthIndicatorpositioningmethodsaresusceptibletointerferencefromtheoutsideenviron