室內(nèi)超聲定位系統(tǒng)的射頻同步與UKF算法研究.pdf

1、超聲定位是用于室內(nèi)環(huán)境中移動目標(biāo)精確定位的重要方法。在很多復(fù)雜以及作業(yè)惡劣的室內(nèi)環(huán)境中，它能夠給需要確定自身位置的移動人員或目標(biāo)終端等，提供較準(zhǔn)確的坐標(biāo)信息，從而實現(xiàn)基于位置信息的智能操作服務(wù)。然而，在實際的定位操作中，卻存在很多影響精度的因素。超聲發(fā)射和接收器的分離布局會造成測距時間的計時延遲，本文通過在超聲發(fā)射與接收器之間進(jìn)行射頻同步設(shè)置增強(qiáng)計時同步性，進(jìn)而提高測距時間的準(zhǔn)確性；另外，由于定位測量值會受環(huán)境中的多種隨機(jī)噪聲干擾，會導(dǎo)

2、致待定位坐標(biāo)計算結(jié)果不真實，本文采用無跡卡爾曼濾波（UKF）算法減小噪聲誤差，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的定位精度。作者主要完成的研究工作包括：1、 調(diào)研室內(nèi)定位系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀與發(fā)展，并分析射頻技術(shù)的國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀；鑒于精度在厘米級的定位范圍要求，提出了基于射頻超聲技術(shù)的詳細(xì)定位方案。2、 采用可編程、低成本、低功耗CC1100射頻芯片設(shè)計了射頻收發(fā)模塊，使用無需申請頻段許可的433MHz作為發(fā)射頻率。該模塊能夠分別獨立配置為發(fā)送和接收模塊，實

3、現(xiàn)超聲測距時的射頻同步功能。3、 采用ATmega16L 單片機(jī)設(shè)計了射頻模塊的系統(tǒng)控制器，通過在系統(tǒng)編程方式可以對射頻模塊進(jìn)行SPI通訊控制。4、 完成了射頻模塊的硬件設(shè)計和電路板制作，以及軟件的程序設(shè)計和燒寫；進(jìn)行了可以區(qū)分不同射頻模塊的ID 標(biāo)識符編碼實驗，并無線監(jiān)測了系統(tǒng)環(huán)境溫度。實驗驗證了射頻同步的功能，并實現(xiàn)了節(jié)點坐標(biāo)信息等的無線傳輸。5、 使用三邊測量原理及節(jié)點冗余法對定位方案進(jìn)行了分析，在對移動目標(biāo)的三維坐標(biāo)進(jìn)行最小二乘