基于UWB与FIRD的混合定位系统研究

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近年来,随着无线传感器网络技术及无线定位技术的迅速发展,对定位需求变得越来越迫切,无线定位的研究和应用也就成了当前的热点。出于对人员安全以及物流自动化管理的考虑,越来越多的公司希望能有一套性价比合适的监控管理系统。目前市场上已经有很多商用无线定位系统,但是有的系统虽然定位精度高,但价格高昂,信号覆盖面积小;有的系统在某些特定区域(比如室外)能够很好的发挥作用,而对信号遮挡的区域则完全无法发挥作用。同时应用场景越复杂,对定位系统的选择也越苛刻。这往往导致虽然在实验环境中表现还可以,但到了实际应用环境中表现却差强人意。本文通过分析目前市场上的应用需求,提出了如下需求:在一个大场景下,某些区域定位精度高,而在其他区域定位精度较低,同时保持较高的性价比。本文针对这一需求,进行了较深入的分析与研究,并提出了相应的解决方案。   本文的主要工作如下:   (1)通过对各种常用无线定位技术进行比较分析,在此基础上,本文设计并实现了一个基于UWB与被动RFID的混合定位引擎,该引擎具有很好的扩展性,能够集成其他的定位技术,并能获得较好的效果。混合定位引擎以多种定位子平台为支撑,根据各子平台所包含的局部-全局转换关系参数,通过整合来自不同数据源的数据,达到全局定位的目的。由于子平台都被设计成满足一定要求的统一接口,因此根据项目的实际情况可以替换或扩展已有的子平台。定位引擎向上层应用程序提供处理之后的数据,保证底层定位平台的变动不会影响到上层应用程序,具有一定的独立性。   (2)对UWB定位系统的定位性能进行分析,并运用数据处理的方法对定位效果进行了改善。在实验环境及复杂环境中设计了一系列对比实验,通过分析大量数据并获得相关特征。利用粒子滤波器进行滤波处理,该方法能够在复杂环境中明显降低噪音、平滑定位数据。   (3)通过实验验证了定位引擎在具体应用场景的定位效果。为测试定位引擎的性能,本文设计了一个可视化管理系统,用来显示运动对象在具体场景中的位置。通过该可视化管理系统,验证了混合定位引擎能够很好的适应具体应用场景。   本文提出的无缝定位引擎是一种性价比较高的混合无线定位系统,它能够根据定位精度的不同要求,很好的对室内、室外人员进行不同程度的跟踪定位。随着定位技术的发展,基于位置定位的应用越来越多,成为当前技术和应用发展的一个重要方向。本文提出的定位引擎具有广阔的应用前景,能够很好的应用于以下场景:医院的病人与医疗器材跟踪、危险工作区域监控、楼宇可视化监控、仓库物流管理等。
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