下无线定位技术才逐渐应用于室内定位,其原理为:通过已知的数据信息经过算法分析与计算,测出其所需要的移动端的位置信息,从而达到无线定位。而且还可利用IR-UWB技术和多频带复用技术方案:使用多频带技术和正交频分复用技术(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)结合的实现方案。综合多种方案进行分析实验最后得出结果。
3.2系统整体设计
定位系统主要由几部分组成:基站节点、标签节点和上位机。定位系统的硬件层由基站的节点和标签节点组成,基站A1与A2所在直线与A2和A3所在的直线相互垂直,构成一个笛卡尔坐标系,经过优化的卡尔曼滤波实现定位算法,最后得出标签节点的坐标。之后标签节点与硬件设备之间通过无线通信交换数据,通过延时计算得出信号飞行时间,通过网关传输给计算机中的上位机。
3.3系统功能模块选择
定位系统的电路设计包含所有必需的电路,在本设计中只采用必要的模块(见图1)。
其中,系统包括STM32F411主控中心、DWM1000模块、控制器运行电路、电源模块等模块。
4软件设计
4.1MCU软件设计
本室内定位系统MCU软件开发环境采用由ST公司免费提供的跨平台单片机开发软件atollocTrusStudio。该款软件是由ST公司开发的,对STM32单片机客户提供免费使用的嵌入式集成开发环境。
MCU程序的运行流程包含如下几步:MCU的系统寄存器复位、配置程序预设的主频等参数、初始化使用到的外设接口、配置SPI与USART接口的工作方式、中断事件处理等,还需要对预先设置的外部的UWB芯片、数据指示模块等外部器件进行初始化,并按设计需求对定位芯片内部寄存器进行合理的配置,使其运行在适当的模式中。当定位基站中的UWB模块收到来自其他节点传送的通信请求,MCU通过程序预设指令判断收发数据包是否合法,是来自哪一个节点并判断目的,并返回相应数据包。接下来主程序将请求内容执行后的结果进行处理,通过预置算法测算出时间差等参数,并将结果数据打包成合法数据包传送回去。为了使测量出来的结果更加精确,程序在计算结果的过程中进行了适当的数据拟合,并通过实验结果对拟合参数进行了合理的修正。
4.2定位算法
系统使用改进优化后的定位算法,MCU会持续对测算的结果进行矫正,用矫正的基站标签节点的测量结果预测目标的位置。结合优化后的TODA算法,将其与
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