基于DWM1000的UWB室内定位系统设计

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于DWM1000的UWB室内定位系统设计硕士研究生：张亚森指导教师：沈锋教授学科、专业：仪器科学与技术论文主审人：黄平副教授哈尔滨工程大学2018年1月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于DWM1000的UWB室内定位系统设计硕士研究生：张亚森指导教师：沈锋教授学位级别：工学硕士学科、专业：仪器科学与技术所在单位：自动化学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:UDC:ADissertationfo

2、rtheDegreeofMEngDesignofUWBIndoorPositioningSystemBasedonDWM1000Candidate:ZhangYasenSupervisor:Prof.ShenFengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:InstrumentScienceandTechnologyDateofSubmission:Jan,2018DateofOralExamination:Mar,2018University:HarbinEngin

3、eeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔

4、滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要随着现代科技的飞速发展，信息交流以及导航

5、定位服务也开始蓬勃发展，基于位置服务的通信业务已经在各个领域中得到应用。人类社会对目标的检测、定位跟踪和导航的要求与日俱增，尤其是在人员密集的室内环境中，因此通信能力强、功耗低、定位精度高的定位系统是非常迫切需要的。而目前一种全新的UWB技术正在悄然步入人们的日常生活之中，UWB具有超低的发射功率、超高的数据传输速率以及超宽的信号带宽等特色，基于上述特点UWB被确信为未来最具发展的无线电技术之一，因此UWB非常适合搭建室内定位平台。本文以UWB作为室内定位的研究基础，首先围绕DecaWave公司生产的DWM1000进行了定位基站及被

6、测移动站的硬件设计开发，搭建以STM32系列作为微处理器的定位平台；然后在此平台上进行了相应的嵌入式软件开发，实现各外设之间的信息交互；接着讨论了几种常用的测距定位技术，确定TOA为最适合UWB定位的测距技术，而后围绕着TOA的几种测距方法展开研究，分析这几种方法的测距时间及时钟漂移对测距误差的影响，结合误差仿真图进行分析，提出一种基本消除时钟漂移影响的SDS-TWR优化测距算法。随后展开对定位算法的研究，研究常用的室内定位算法，提出一种基于最小二乘法的泰勒融合定位算法，而后针对多基站定位下个别基站可能会出现测距故障的情况，将应用于

7、GPS接收机中的RAIM算法移植到本系统中并进行适应性的改进，接着针对连续定位中可能出现的跳变情况，加入滤波算法对其进行处理；最后在硬件平台上进行测试，最终的实验结果表明该系统的室内测距误差在10cm，定位精度可达到20cm并可排除故障测距引起的定位不精确的问题，能够良好的完成定位跟踪。关键词：UWB；室内定位；DWM1000ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofmodernscienceandtechnology,informationexchangeandnavigationandlocationse

8、rvicesarebeginningtoflourish.Location-basedcommunicationserviceshavebeenappliedinvariousfields.Inhumansociety,therequ