【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,私家車的數(shù)量越來越多,各種社會(huì)場所的地下停車場越來越普及。但是大型的地下停車場往往存在著地形復(fù)雜、線路不清晰、空余車位難找、反向?qū)ぼ囯y等問題,這些都嚴(yán)重影響著用戶的使用體驗(yàn)和停車場的使用效率。地面停車場一般都有比較成熟的定位導(dǎo)航系統(tǒng),并且大都是結(jié)合GPS實(shí)現(xiàn)的,然而在室內(nèi)復(fù)雜的環(huán)境中,無法接收到足夠有效的GPS信號(hào),GPS技術(shù)無法使用。現(xiàn)有的主流室內(nèi)定位技術(shù)如超聲波、紅外、藍(lán)牙、WI-FI、ZigBee等各有不足之處。本文針對(duì)地下停車場特殊的環(huán)境,利用LoRa在抗干擾、低功耗、低成本方面的優(yōu)勢,設(shè)計(jì)了一種基于LoRa的地下停車場車輛定位系統(tǒng)。在地下停車場環(huán)境中,無線電信號(hào)在傳播過程中易受環(huán)境干擾,RSSI值存在較大波動(dòng)性,本文提出了一種高斯-限幅濾波的方法對(duì)RSSI進(jìn)行預(yù)處理,相比使用單一濾波法處理,該方法處理效果更好;建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的RSSI測距模型,與傳統(tǒng)的對(duì)數(shù)距離損耗模型相比,避免了參數(shù)的估算,減小了誤差的累積;針對(duì)地下停車場特殊通信環(huán)境,對(duì)TOA測距模型中NLOS時(shí)延模型進(jìn)行分析,將限幅濾波與卡爾曼濾波相結(jié)合對(duì)突發(fā)性NLOS時(shí)延進(jìn)行濾除,通過參數(shù)擬合的方法對(duì)規(guī)律性的NLOS時(shí)延和節(jié)點(diǎn)模塊處理誤差進(jìn)行抑制;分析了RSSI技術(shù)和TOA技術(shù)的測距特性,提出了近端基于RSSI測距、較遠(yuǎn)端基于TOA測距的測距方法;在測距的基礎(chǔ)上,使用加權(quán)質(zhì)心定位算法計(jì)算標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo),提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性和定位精度。本文對(duì)定位系統(tǒng)進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)部分包括:最小系統(tǒng)模塊、輸入輸出模塊和無線射頻模塊。軟件部分完成了定位算法、錨節(jié)點(diǎn)和標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)功能程序的編寫。在實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行測試,驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性。
【圖文】：

e 能劃分的范圍僅為 10-12 碼片/比特。LoRa 使用高擴(kuò)頻因子的方式，把圍無線電頻譜進(jìn)行傳播。在實(shí)際中，對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，這些多噪聲，但是，這些噪聲和真實(shí)數(shù)據(jù)不具有相關(guān)性，利用傳播噪聲不具有相關(guān)性特征，可以將有效數(shù)據(jù)提取出來。）跳頻技術(shù)[15]技術(shù)是通過跳轉(zhuǎn)通信頻率的方式，來規(guī)避信號(hào)的反射和某些頻段的干擾擾和多徑衰退對(duì)無線通信系統(tǒng)健壯性的影響。LoRa跳頻技術(shù)的原理如圖幀中的前導(dǎo)碼和報(bào)頭從信道 0 中發(fā)送，當(dāng)前導(dǎo)碼和報(bào)頭發(fā)送完畢后，會(huì)斷請(qǐng)求，MCU 對(duì)中斷請(qǐng)求進(jìn)行處理，進(jìn)行從信道 0 到信道 1 的跳變；在，會(huì)啟動(dòng)一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到周期要求時(shí)，產(chǎn)生第二個(gè)跳頻中斷 1 到信道 2 的跳變；在接下來，不斷重復(fù)上述流程進(jìn)行信號(hào)傳輸。接收也按照上述流程進(jìn)行跳頻接收數(shù)據(jù)。通過上面分析可以看出，前導(dǎo)碼和 0 傳輸，有效負(fù)載數(shù)據(jù)在若干個(gè)信道內(nèi)分段后進(jìn)行發(fā)送。

LoRaWAN 標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)化2.1.3 LoRa 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議概述以開源 MAC 層協(xié)議作為基礎(chǔ)，LoRa 聯(lián)盟提出 LoRaWAN 標(biāo)準(zhǔn)[18]。LoRaWAN 為物聯(lián)網(wǎng)戶、開發(fā)者和企業(yè)提供了自由操作權(quán)限，，并且不需要在本地做復(fù)雜的配置，就可中的節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接。LoRa 采用了擴(kuò)頻技術(shù)，通信時(shí)會(huì)創(chuàng)建一組“虛擬化”的增加網(wǎng)關(guān)容量，不同傳輸速率的通信之間不會(huì)形成干擾。為實(shí)現(xiàn)功耗的最低化和最大化的均衡，LoRaWAN 采用上面介紹的速率自適應(yīng)方案來對(duì)終端的數(shù)據(jù)傳輸方制。為確保安全性，LoRaWAN 使用多層加密的方式來提升數(shù)據(jù)的可靠性和保密性端實(shí)際應(yīng)用場景需要，LoRaWAN 把終端設(shè)備劃分成 A、B、C 三類[19]：Class A：A 類設(shè)備可以進(jìn)行雙向通信，在進(jìn)行上行傳輸時(shí)，會(huì)伴隨著兩個(gè)下行的。A 類終端設(shè)備運(yùn)行功耗最低，在任何情況下，只能在終端設(shè)備的上行通信后服進(jìn)行下行通信。Class A 通信方式如圖 2.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：廣西民族大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U491.71;TN92

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2693510