基于EC-TDOA和ZigBee技术的室内超声波定位系统

目的研究室内定位方法机理,解决室内目标高精度定位的问题.方法设计了一种基于测距的室内定位系统,该系统采用测量射频信号和超声波信号到达时间差的方法测距并引入校正因子减小测距误差,通过极大似然估计定位方法计算目标位置,运用ZigBee制作节点模块组成网络实现对室内目标的定位.结果在测距实验中,EC-TDOA测距结果的误差小于0.02 cm,满足测距精度要求.在定位实验中,最大定位误差和平均定位误差分别为4.3 cm和1.64 cm,而定位误差在2.5 cm以内的比例达到90%.定位频率为20 Hz,满足实时定位的要求.结论系统在室内环境中实现对超声波信号覆盖范围内移动节点的定位,通过测距校正有效提高定位精度.系统具有较强的容错性和自适应性..     

六自由度电磁敏感定位系统信号发生器

为解决六自由度电磁敏感定位系统信号发生电路模拟器件受温度影响产生的时序控制漂移与正弦信号质量降低的问题,根据直接频率合成技术DDS(direct digital frequency synthesis)原理,采用CPLD(complex programmbale logic device)数字控制技术,设计了一种新型的时序正弦信号发生电路.该电路具有输出信号频率稳定、频率精度与分辨率高、kHz级正弦信号的频率分辨率为1 Hz、相位连续、易于程控、频率改变不存在失调过程等优点.由数字控制技术产生的时序控制信号稳定性较高,精度为ns级,提高了系统定位计算精度,使系统定位距离误差小于1 cm,角度误差小于1°.     

基于ZigBee网络的室内定位系统的设计与实现

针对当前室内定位系统成本高、精度低、可靠性差的缺点,设计出了一种基于ZigBee无线传感网络的无线室内定位系统.系统硬件以德州仪器公司CC2530片上系统为核心,软件基于德州仪器公司Z-Stack协议栈将测距标定与完整定位流程结合起来,通过测量接收信号强度计算待定位节点到参考节点的距离,然后利用三角形质心算法进行定位,确定待定位节点坐标.实际测试表明:该室内定位系统操作简单,可靠性高,定位精度达到95 cm以内,定位误差期望为9.76 cm.     

基于RSSI测距修正的有源RFID室内定位系统

设计了一个有源RFID室内定位系统.系统采用修正的RSSI测距方法,提高了测距准确度.同系统实现了对环境参数的提取和估算,可方便地应用于不同的具体应用场景之中.经过对室内360cm×3空间2维定位实验,多次实验统计结果表明,该系统在定位区域对角线上的定位精度较高,可达到10cm以定位区域的边缘,存在40cm左右的定位误差.通过统计计算,系统的总体定位误差约为14.6cm,系统的定度较高.     

一种基于RSSI和TOF的优化混合测距方法

随着移动网络技术的快速发展和对矿井人员安全问题的日益重视,对矿井人员安全定位系统的定位精度提出了更高的要求,而高精度的定位离不开高精度的测距方式。飞行时间(TOF)作为一种常用的测距技术,由于时钟分辨率问题,会导致近距离测距误差较大。针对近距离测距中TOF存在的问题,提出了采用TOF和信号强度(RSSI)融合的矿井人员测距方法。该方法通过分析近距离无线测距中RSSI测距精度的特性,提出了采用优化指纹库和EWKNN减小测距误差的方法来减小RSSI测距误差,并针对融合测距中数据选择比较单一的问题,提出变化权重的数据权重选择方式,从而保证测距精度。实验仿真结果表明,在近距离测距时,采用优化的融合测距方法比单一TOF测距方法的测距精度有明显提升,30 m范围的测距精度在3 m以内。该方法适用于精度要求较高的复杂环境场合。     

一种单模垂直腔面发射激光器自混合测距系统研制

研究了一种小调制高精度单模垂直腔面发射激光器(VCSEL)自混合测距系统,根据单模VCSEL的特性曲线可知,其波长Δλ/ΔI非线性失真严重,且与调制电流幅度ΔI大小相关,该特性严重地影响系统的测距精度.通过对单模VCSEL进行小电流幅度调制以及采用专用的光电信号处理技术,明显提高了系统的测距精度.实验结果表明当使用调制电流幅度ΔIp-p=0.28 mA,调制频率fm=500 Hz对单模VCSEL进行频率调制,并且应用差频模拟锁相环(APLL)处理带有相位突变的自混合拍频信号,在采样时间为0.1 s,系统测距动态范围为50～500 mm,测距精度优于2 mm.     

一种基于几何精度因子的三维室内定位方案

提出了一种基于几何精度因子(GDOP)的三维室内定位方案来解决室内定位系统中的锚节点布置问题.通过该方案可以得到锚节点的双圆锥构型.利用两种测距误差模型来对该方案的性能进行评估,仿真结果表明该方案可以应用于大小不同的场景,而且在相同的定位场景下,该方案的定位精度优于现有的布置方法.     

基于LabVIEW超声定位系统的设计与研究

超声波测距是一种有效的非接触式测距方法.在超声波测距基础上对超声定位的原理进行了研究,基于LabVIEW设计了超声波定位系统,对软件总体结构进行了设计,软件控制流程中的串口程序程序进行了开发.可实现移动机器人定位测量需求,系统复杂性低,定位精度高.     

基于有源射频识别信号强度的室内移动机器人测距方法

为采用几何法进行室内移动机器人定位,提出了基于有源射频识别(RFID)信号强度测距方法.分析了无线信号传播的特点和无线信号强度指示(RSSI)测距的原理,建立对数-常态分布传播损耗模型.采用有源RFID的HR-6020C读写器和WS-HT06电子标签构建实验系统,其中读写器作为基站固定于一点,电子标签作为移动节点时刻发送信号.通过实验得到距离与RSSI值关系曲线,利用有源RFID系统对理论模型中的参考点信号强度和比例因子进行标定,并分析了测距精度.影响测距精度的因素主要包括标签的位置、数量和实验环境等.根据确定的传播损耗理论模型进行了测距实验.结果表明,在3 m范围内测距最大偏差为41.68 cm.这为基于RFID的室内场馆移动机器人定位提供了依据,可以满足机器人的定位精度要求.     

基于RFID的室内人员定位系统的设计与实现

为满足室内人员定位的需求,设计了一种基于射频识别(RFID)技术的室内人员定位系统,在融合区域定位和接收信号强度的室内定位算法的基础上,该系统采用三级网络结构,利用CAN总线进行数据传输;描述了该系统的三级网络结构,最后以C#为开发语言,利用串口通信和Access 2003数据库实现了可视化控制管理软件的设计.该系统利用RFID技术,可以实现对室内人员简单快速的定位、跟踪、查询.     

基于DSP的输电线短路故障测距系统设计

考虑到目前电缆行波故障测距系统中存在精度低的问题,以提高故障定位的速度和精度为目标,设计了一种输电线缆短路故障测距系统。该测距系统以数字信号处理器(DSP)为核心控制器,能够准确地对故障行波信号进行实时采集和转换,进而实现线缆故障的准确定位和及时排除。仿真实验结果表明:所设计系统检测速度快、测距精度高。     

室内Wi-Fi定位系统设计及组合算法

为了实现较高精度的室内定位功能,利用Wi-Fi技术设计并搭建了室内定位系统,并提出一种定位组合算法。选择以Android系统为载体的移动定位终端,应用Eclipse开发工具自主开发手机端功能模块。除此之外,在PC端应用Mysql和QT Creator软件创建并设计定位指纹信息库及服务器端窗口,以完善室内定位系统。着重研究并设计了室内定位组合算法:包括位置指纹投票法与基于损耗测距模型的结合,NN匹配算法的应用等,成功获得了较高的定位精度。通过进行系统的实地测试与定位结果分析,验证了组合算法的有效性。     

基于数字电视无线广播信号的定位模型和系统

分析了使用数字电视(DTV)无线广播信号定位系统的必要性与可行性.提出了基于帧同步的DTV定位原理.分析了DTV定位测距特性,即在一个历元异步顺序得到多个测距观测值.推导了相关伪距观测模型和载波多普勒积分模型,在此基础上给出了DTV定位模型,包括观测方程和状态方程.仿真结果表明,DTV定位技术能够显著提高独立定位或组合导航系统定位精度.DTV定位是一种具备亚米级测距误差和米级定位精度,可成为传统卫星定位有益补充或替代的定位技术.     

基于JN516x的井下人员定位前端系统的研究

煤矿井下人员定位系统种类千变万化,但主要是在硬件和软件上的差异,因此,选择合适的硬件结构和软件架构会有效地避免井下巷道复杂,环境恶劣,干扰严重等因素.本文设计的基于NXP最新推出的集成片上TOF引擎的JN5168无线微控制器的井下人员定位前端控制系统,支持IEEE802.15.4无线通信协议,只需要设计芯片正常工作必要的外围电路,再通过改进TOF(Time of Flight)测距软件定位算法,便可构成一个精确定位系统.该系统满足成本低、开发时间短、定位误差低、功耗低、实时性快等优点,对煤矿井下复杂环境的人员定位系统的研制具有一定的理论和应用价值.     

采用确定性信号传播模型的普适寻优定位方法

Wi-Fi定位由于不需要额外的基础设施和专门的硬件设备,在室内定位领域有重要应用,不可预测的环境变化引起的接收信号强度(received signal strength,RSS)波动是导致Wi-Fi定位系统精度低的主要原因.提出一种基于测距的普适室内定位方法,使用快速数据聚类训练原始RSS数据,以确保RSS数据的稳定性和有效性;在此基础上,针对提取的RSS信号进行拟合,建立一种确定性信号传播模型,利用天牛须优化方法实现位置求解的高效寻优.通过仿真结果分析,提出的CB-DSPM(clustering by fast search and find of density peaks beetle antennae search-de-terministic signal propagation model)定位算法的误差在1.5 m左右,且迭代10～30次之后基本可以收敛到最优位置.     

车载GPS/DR组合导航系统卡尔曼滤波方法的改进

将全球定位系统(GPS)和航位推算法(DR)两种定位方式结合,实现车辆GPS/DR组合定位系统的自适应信息融合.联合卡尔曼滤波器存在数学模型不确定性和误差模型的随机性的缺点,提出改进方法是采用联邦滤波器,并引入利用模糊推理建立的模糊自适应联邦滤波器,提高了系统的精度和功能.     

多传感器融合定位控制系统设计

为实现水田作业机械的精确定位,在惯性传感器定位的基础上,设计了一套基于激光的多传感器融合定位系统.该系统以激光、陀螺仪与编码盘等传感器模块为硬件基础,结合卡尔曼滤波算法实现了多传感器的数据融合.试验结果表明:在50 m×50 m的测试范围内,静态定位误差小于10 cm,系统定位可靠,精度较高,达到了预期研究目标.     

一种光纤组量程扩增的激光频率扫描干涉绝对测距系统

为解决激光频率扫描干涉(FSI)测距系统随着目标距离增大测量精度下降的问题,提出了一种利用光纤组量程扩增技术实现大尺寸绝对测距的精度补偿方法。采用参考光路光程可变递增的方法,建立了光纤组量程扩增的激光频率扫描干涉绝对测距系统,通过FSI原理实现了量程扩增部分光程差的自标定。对应不同测量目标,通过粗测和精确测量,实现了系统原点自标定、光纤通道切换和目标值的精确测量。实验结果表明,在测量距离大于3 000mm后,光纤组量程扩增测距系统具有更高的绝对距离测量重复精度,在6 700mm目标位置的绝对距离重复精度比FSI测距系统的重复精度提高了2.4μm,并且在大尺寸测量方面更具有一定的优势。     

中国区域定位系统的定位精度分析

中国区域定位系统（CAPS）与GPS都是典型直接序列伪码扩频测距系统,此类导航信号能达到的定位精度取决于多种因素,主要包括伪码速率、信号信噪比、跟踪环处理方法等．详细介绍了CAPS链路预算、CAPS定位解算方法,并着重从C／A码信号的自相关函数特性入手,在软件处理方法下,研究CAPS信号的测量精度问题,对其距离分辨率做了理论分析;针对传统DLL环路易受噪声影响,提出窄相关以及多相关器的环路结构及相应的鉴相方法,使跟踪环路更加稳健,码相位的测量分辨率也可以提高1倍左右,表明改进DLL环路结构以及鉴相方法是提高测距分辨率的一种重要手段．理论分析及定位实验表明利用3颗导航星并有高程辅助的CAPS接收机达到了20m左右的定位精度．     

一种基于RSSI距离比的传感器节点定位算法

随着无线传感器网络的应用与发展,WSN作为一种全新的信息获取和处理技术已得到广泛应用。如何对传感器网络节点进行快速、精确的定位,已成为WSN系统急需解决的问题。为此,提出了一种基于RSSI距离比的MDS定位算法。该算法巧用RSSI距离比,结合Euclidean测距技术计算节点间距离矩阵,运用MDS算法建立相应的全局坐标系统。根据已知锚节点物理位置,通过坐标变换(旋转与平移)最终确定未知节点的物理位置。实验结果表明:该方法能有效地提高定位的精度,对开发高精度定位系统具有重要的参考价值。