【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)+時代的到來,基于位置服務(wù)的需求日益增多,作為萬物互聯(lián)基礎(chǔ)技術(shù)之一的室內(nèi)定位技術(shù),近年來也獲得了更多的關(guān)注。微波室內(nèi)定位技術(shù)就是利用微波信號的全部或部分特征,在室內(nèi)對目標位置進行探測的技術(shù)。其中調(diào)頻連續(xù)波(7)Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW(8)定位技術(shù),因為結(jié)構(gòu)相對簡單、尺寸小、精度高的優(yōu)點,在室內(nèi)近距離定位上的優(yōu)勢明顯,而受到廣泛的關(guān)注。本文以FMCW定位技術(shù)為核心,設(shè)計了一個室內(nèi)微波人體定位系統(tǒng),用以在室內(nèi)環(huán)境中對人進行定位。定位算法部分,首先介紹了室內(nèi)信道模型與典型定位算法,在此基礎(chǔ)上綜合分析了現(xiàn)有的室內(nèi)定位技術(shù)。其后基于對室內(nèi)特定環(huán)境條件進行分析,并針對室內(nèi)靜態(tài)物體對定位系統(tǒng)精度的影響,對去除靜態(tài)頻譜背景噪聲的算法進行優(yōu)化,并提出了一種可以在靜態(tài)環(huán)境出現(xiàn)變化后更新靜態(tài)頻譜的方法。通過對FMCW定位系統(tǒng)固有精度的分析,優(yōu)化了矯正算法,并通過實例驗證了新矯正算法具有更高的系統(tǒng)定位精度。硬件實現(xiàn)方面,首先采用小數(shù)N分頻鎖相環(huán)頻率合成的方式構(gòu)建FMCW信號源,接著對整體硬件系統(tǒng)的其他器件設(shè)計進行了分析,同時對收發(fā)鏈路進行測試。之后選用USRP平臺作為數(shù)據(jù)處理平臺,搭建完成了一個室內(nèi)人體微波定位系統(tǒng)。最后,設(shè)計了一個實際場景的測試實驗。在一個典型的辦公室環(huán)境內(nèi)對背景噪聲濾除算法與矯正優(yōu)化算法進行測試,同時對固定目標進行定位。最終得到本文實現(xiàn)的定位系統(tǒng),對于靜態(tài)物體的平均距離誤差為24.61cm,驗證了本文提出的定位算法的正確性。
【圖文】：

圖 2-1 室內(nèi)環(huán)境多徑延遲模型802.15.4a 工作組根據(jù)多組實驗的測量數(shù)據(jù),借鑒 SV（Saleh-Valenzuela）信道模型[59]，針對接收信號有分簇到達的現(xiàn)象，擬合后得出模擬信道的多徑延遲模型，采用如下沖擊響應(yīng)進行描述：, , ,0 0( ) exp( ) ( )L Kdiscr k l k l l k ll kh t a j t T (2-6)其中，k ,la ：第 l 簇中的第 k 個分量的權(quán)值；lT ：第 l 簇的延遲；k ,l ：第 k 個分量相對于第l簇到達時間lT 的延遲；k ,l ：相位均勻分布于整個帶通系統(tǒng)，可以視為均勻分布于[0, 2π]的隨機變量。根據(jù)文獻[60]描述，模型的重要參數(shù)：簇的數(shù)量 L，服從泊松分布：( ) exp( )( )!LLL Lpdf LL (2-7)

13(e) (f)圖 2-2 IEEE802.15.4a 六類信道沖擊響應(yīng)模型。 (a) CM1 信道實現(xiàn)；(b) CM2 信道實現(xiàn)；(c) CM3 信道實現(xiàn)；(d) CM4 信道實現(xiàn)；(e) CM7 信道實現(xiàn)；(f) CM8 信道實現(xiàn)根據(jù)室內(nèi)人體微波定位系統(tǒng)的實際應(yīng)用場景，仿真實驗中將采用 802.15.4a 中提供的適用于頻率在 2-10GHz 范圍內(nèi)的超寬帶室內(nèi)環(huán)境的 CM4 模型，作為采用的環(huán)境影響。由于該模型能更好的模擬實際測量過程中的真實環(huán)境對系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾，，對實測中時延、多徑和可能無直接到達路徑的情況有較好的擬真，可以更好
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN015

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本文編號：2686120