1. 研究目的与意义
1、课题研究的背景
gps是70年代初美国出于军事目的开发的一种卫星导航定位系统,并于80年代初投入使用。地面接收设备通过接收和测量来自四个或四个以上卫星信号的到达时间差来估计移动终端的位置。在移动终端内置gps模块可在室外大部分场合下实现精度较高的定位,特别是从2000年5月1日0时美国宣布中止选择性可靠度(selectiveavailbility)政策以后,gps也能被用于民用,精度可达到15m以内。相较于gps,我国也在2003年投入了大量资金开始建造北斗卫星导航系统。在实际环境里,gps定位系统的覆盖范围仍然存在一定的局限性。由于gps卫星发射的无线电讯号太微弱,以至于无法穿透绝大部分的建筑物或是稠密的植被,因此导致所谓的“都市峡谷”(urbancanyon)效应。在高楼林立的都市,楼宇等建筑物阻隔了卫星信号的传播或者将它们分散开去,造成gps系统无法定位。于是人们开始寻找一种替代技术以满足室内环境下无线定位的需求。红外线、超声波、无线射频等技术是用于室内环境下无线定位的几种主要技术。
相对于其他传统的无线室内定位技术，无线短脉冲的超宽带（ultra wide band）技术具有较高的时间分辨率、较强的抗干扰能力和穿透力，能够提供更高的定位精度。uwb技术凭借这些在室内定位方面的显著优点，得到了许多国家和研究机构的追捧，目前关于uwb定位的研究和产品也日趋成熟。
2. 研究内容和预期目标
本课题研究内容：
为了达到解决无线实时定位的研究目的,引入uwb芯片技术,利用rssi测距研究方法分析了接收信号强度与信号传输距离的关系,并结合三边定位算法,在上位机定位软件上进行仿真实验,实现室内无线定位系统设计。
预期目标：
3. 研究的方法与步骤
| 本文首先概述基于距离的定位算法中的测距方法,RSSI法,然后再介绍基于距离的定位算法中的定位方法,三边测量法。 3.1基于距离的定位算法中的测距方法 RSSI法：RSSI( Radio Signal Strength Indicator，无线电信号强度)测距法是利用发射节点发出的信号功率、接收节点接收到的信号功率来计算出信号传播的损耗，再根据该损耗及理论模型计算出信号传播的距离。 公式①表示的是信号发射时的功率和接收时的功率之间的关系。其中，PR与PT是信号发射与接收时的功率，r是发射节点与接收节点之间的距离，n是衰减因子，它的大小与信号传播的环境有关。 式① 在公式①两边取对数可得到式②， 式②
由于节点的发射功率是已知的，把其代入式②中可得到式③， 式③ 式③等号左边是接收信号的功率，其单位为dBm。上式变换为式④，在式④中A是当无线信号传输到1m远时的功率。 式④ 根据式④，我们可以得到式⑤，
式⑤ 其中A是无线信号传输到1m远时的接收功率，该值可根据经验取值。PR(dBm)是接收信号的功率，可从接受节点处获取。n是衰减因子，描述信号随着距离的增加而衰减的速度，它的大小取决于传播环境，可根据经验取值。 3.2基于距离的定位算法中定位计算 三边测量法：三边测量（trilateration survey），是在地面上布设一系列连续的三角形，采取测定各三角形的边长，按三角学原理推算各三角形的内角，从而计算出各边方位角和各三角点坐标的方法。是建立大地控制网和工程测量控制网的方法之一。与三角测量基本相同，但不观测水平角，而是利用电磁波测距仪或激光测距仪直接测定各三角形的边长。由于在地面上直接丈量距离一般困难很多，三边测量要求丈量所有的边，困难尤甚。直到1948年和1956年先后出现光电测距仪和微波测距仪后，三边测量法才得到实际应用。三边测量方法简捷，省工省时，在水平形变观测中应用较广泛。
图3.2三边测量示意图 3.3 UWB芯片 本系统主要由单片机系统、电源转换模块、OLED显示模块和DWM1000芯片等部分组成。对目标进行测距及定位，并显示出相应的方位。
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4. 参考文献
[1]韩崇昭，朱洪艳，段战胜.多源信息融合〔m].北京:清华大学出版社，2006:232-286.
[2〕李丽锦.基于自适应卡尔曼滤波的捷联惯导非线性对准技术研究〔d].西北工业大学，2006.
[3]陈伟.基于gps和自包含传感器的行人室内外无缝定位算法研究田〕.中国科学技术大
5. 计划与进度安排
1）第01～03周：收集资料，知识准备及做开题报告。
2）第04～05周：系统方案设计及可行性研究。
3）第06～08周：系统硬件设计及绘图。
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