基于超寬帶的室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人定位技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)線定位已成為室內(nèi)環(huán)境下位置信息獲取的主要方式。超寬帶定位具有發(fā)射信號(hào)功耗低，信號(hào)速率高、信道容量大，信號(hào)的穿透力強(qiáng)和高精度等優(yōu)點(diǎn)，已成為無(wú)線定位技術(shù)中極具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)，因此對(duì)超寬帶定位系統(tǒng)的研究具有重要的實(shí)用價(jià)值。本文研究了無(wú)線定位技術(shù)的原理和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于超寬帶技術(shù)的室內(nèi)無(wú)線定位系統(tǒng)。
　　本文首先對(duì)超寬帶與其他無(wú)線定位技術(shù)的原理與優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了闡述，然后根據(jù)實(shí)際的需求，設(shè)計(jì)了超寬帶定位系統(tǒng)的

2、總體方案，并針對(duì)方案中的需求進(jìn)行了關(guān)鍵器件的選型。在討論和比較超寬帶TOA/TDOA與泰勒級(jí)數(shù)展開等傳統(tǒng)定位方法與定位算法的基礎(chǔ)上，最終采用了高精度Fang-泰勒級(jí)數(shù)聯(lián)合定位算法。
　　針對(duì)提出的超寬帶系統(tǒng)方案，本文設(shè)計(jì)了定位標(biāo)簽、藍(lán)牙傳輸和電池供電等硬件模塊，其中定位標(biāo)簽包括錨節(jié)點(diǎn)與標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)，其主要由DW1000超寬帶收發(fā)芯片、超低功耗微處理器以及其他外圍電路組成。通過在底層硬件處理器中嵌入μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)超寬帶數(shù)

3、據(jù)的實(shí)時(shí)快速處理。此外，本文還設(shè)計(jì)了上下位機(jī)通信協(xié)議、上位機(jī)數(shù)據(jù)處理和顯示軟件。系統(tǒng)工作時(shí)，標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)接收錨節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)幀，并讀取錨節(jié)點(diǎn)的時(shí)間戳信號(hào)和獨(dú)有的ID，由微處理器打包發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)調(diào)用位置估計(jì)算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到相應(yīng)的坐標(biāo)值，然后在顯示界面對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
　　本文設(shè)計(jì)的超寬帶定位系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下完成了整體測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)，對(duì)靜止節(jié)點(diǎn)與運(yùn)動(dòng)節(jié)點(diǎn)均可進(jìn)行準(zhǔn)確定位，定位精度和定位穩(wěn)定性都達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)