UWB室内定位多标签防碰撞算法研究

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随着人工智能、无人工业等新兴产业的出现,室内定位技术也日益受到人们的关注,室内定位技术指在室内环境中对目标物体的位置完成定位或目标物体移动路径跟踪,该技术主要应用基站、无线通讯技术等多种技术的结合,由此形成一个适用于高精度定位需求的室内定位系统。本文的研究内容是基于超宽带多标签防碰撞的室内实时定位技术。首先阐述目前海内外对超宽带室内定位技术的研究近况,在认识到超宽带室内定位技术对多定位标签防碰撞的需求的情况。明确了本文以基于超宽带室内定位系统为平台的多标签防碰撞算法的研究。详细介绍了超宽带定位系统的组成、定位算法以及基站间的时钟同步模型。随后,分析了二进制树算法和ALOHA算法两类标签防碰撞算法,详细阐述两类算法的数学模型,对纯ALOHA、时隙ALOHA、帧时隙ALOHA以及动态帧时隙ALOHA做了系统的分析,并通过算法比较,提出将动态帧时隙ALOHA算法应用于超宽带室内定位系统的想法。基于动态帧时隙ALOHA算法,文章详细分析了实现动态帧所涉及到的标签估计算法,介绍并通过仿真比较了 Low bound、Schoute、Vogt和贝叶斯估计算法。详述贝叶斯标签估计算法的实现概率分布函数。研究基于超宽带的动态帧时隙ALOHA算法的贝叶斯标签估计算法。针对超宽带室内定位系统的系统组成以及定位实现的原理,研究分析了一种基于超宽带室内多标签定位系统的标签防碰撞算法改进思路。在多标签定位系统中,由于定位标签数量多,为便于对多定位标签的性能做测试。在文章末尾使用成功识别率测试对多标签定位系统做测试,并提出了基于超宽带室内定位系统的圆概率误差算法R95用以同时对多标签做定位精度分析。全文通过基于MATLAB的仿真以及对定位系统的成功识别率和精度测试,论证了超宽带室内定位系统的高精度性能以及基于贝叶斯标签估计算法的动态帧时隙ALOHA的优势。本文的研究旨在为超宽带室内多标签定位系统的标签防碰撞提出一种可行的参考,用以实现定位系统的多标签防碰撞能力。
摘要第4-5页
Abstract第5-6页
1 绪论第9-14页
    1.1 课题研究背景第9-10页
    1.2 国内外研究现状第10-12页
        1.2.1 超宽带室内定位的国内外研究现状第10-11页
        1.2.2 防碰撞算法的国内外研究现状第11-12页
    1.3 论文主要研究内容第12页
    1.4 章节安排第12-14页
2 基于超宽带的室内定位系统第14-22页
    2.1 超宽带室内定位系统组成第14-17页
    2.2 超宽带定位系统定位算法第17-21页
        2.2.1 到达时间差算法(Time Difference of Arrival,TDOA)第18-20页
        2.2.2 基于超宽带室内定位的时钟同步第20-21页
    2.3 本章小结第21-22页
3 防碰撞算法分析第22-32页
    3.1 二进制树算法第22-25页
        3.1.1 基本二进制树算法第22-23页
        3.1.2 动态二进制树算法第23-25页
        3.1.3 后退式动态二进制树算法第25页
    3.2 ALOHA算法性能分析第25-30页
        3.2.1 纯ALOHA算法第25-27页
        3.2.2 时隙ALOHA算法第27-28页
        3.2.3 帧时隙ALOHA算法第28-30页
    3.3 几种防碰撞算法的比较第30-31页
    3.4 本章小结第31-32页
4 基于超宽带定位的动态帧时隙ALOHA算法第32-40页
    4.1 动态帧时隙ALOHA算法概述第32-34页
    4.2 标签估计算法第34-35页
        4.2.1 Low bound估计算法第34页
        4.2.2 Schoute估计算法第34-35页
        4.2.3 Vogt估计算法第35页
    4.3 贝叶斯标签估计第35-38页
        4.3.1 标签估计算法概述第35页
        4.3.2 贝叶斯标签估计算法第35-38页
    4.4 算法仿真比较第38-39页
    4.5 本章小结第39-40页
5 超宽带室内定位测试算法与测试结果分析第40-50页
    5.1 定位测验布局第40-41页
    5.2 多标签成功识别率第41-44页
    5.3 R95误差算法第44-49页
        5.3.1 R95误差算法概述第44-47页
        5.3.2 R95实验测试数据第47-49页
    5.4 本章小结第49-50页
6 总结与展望第50-52页
参考文献第52-55页
硕士期间科研成果第55-56页
致谢第56页
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