基于TDOA的超声波室内定位系统的设计与现帛

TDOA 超声波 定位系统

第２３卷第３期２０１０年３月

传感技术学报

ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＥＮＳＯＲＳＡＮＤ

ＡＣＴＵＡＴＯＲＳ

Ｖ０１．２３Ｎｏ．３

Ｍａｒ．２０１０

ＴｈｅＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆ

ａ

ＴＤＯＡ－ＢａｓｅｄＵｌｔｒａｓｏｎｉｃ

ＩｎｄｏｏｒＬｏｃａｌｉｚｉｎｇＳｙｓｔｅｍ＋

ＨＡＮＳｈｕａｎ９１”，ＬＵＯＨａｉｙｏｎ９２，ＣＨＥＮＹｉｎｇｈ，ＤＩＮＧＹｕｚｈｅｎｌ

，１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥ嚼脚ｅ而皤，ＢｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７６．Ｃｈｉｎａ；、

、２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏｍｐｕｔｉｎｇ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙ

ｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ．ＰｅｒｖａｓｉｖｅＣｏｍｐｕｔｉｎｇ

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

Ｃｅｎｔｅｒ，＆０／ｎｇ１０００８０，Ｃｈｉｎａ，

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓ

ｓｅｎｓｏｒ

ａｎ

ｉｎｄｏｏｒｌｏｃａｌｉｚｉｎｇｓｙｓｔｅｍｔｈａｔｐｒｏｖｉｄｅｓ

ａｃｃｕｒａｔｅ

ｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｏｄｅｓｉｎｗｉｒｅｌｅｓｓ

ｔｏｇｅｔｈｅｒｗｉｔｈｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｐｕｌ－

ｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ｉｎｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍ，ｂｅａｃｏｎｎｏｄｅｓｔｒａｎｓｍｉｔｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（ＲＦ）ｓｉｇｎａｌｓ

ｓｅｓ

ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙａｎｄｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ；ｍｏｂｉｌｅｎｏｄｅｓｒｅｃｅｉｖｅｔｈｅｓｅＲＦａｎｄｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓｉｇｎａｌｓ，ｃｏｒｒｅｌａｔｅｔｈｅｍｔｏｅａｃｈ

ｔｏ

ｏｔｈｅｒ，ｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｔｉｍｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆａｒｒｉｖａｌ，ｅｓｔｉｍａｔｅｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅ

ｅａｃｈｂｅａｃｏｎａｎｄｐｅｒｆｏｒｍｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｔｏ

ｃｏｎ

ｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ａｐｐｌｙｉｎｇｔｈｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ

ｔｒｏｌｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓｌｏｃａｌｉｚｉｎｇａｎｄｔｒａｃｋｉｎｇｏｆｔｈｅｔａｒｇｅｔｓｕｓｉｎｇｍａｘｉｍｕｍｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄｅｓｔｉｍａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ａｃ－ｃｏｒｄｉｎｇ

ｔｏ

ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｉｓｌｏｃａｌｉｚｉｎｇｓｙｓｔｅｍｈａｓ

ｓｅｎｓｏｒ

ａ

ｈｉｓｈｄｅｇｒｅｅａｃｃｕｒａｃｙｗｉｔｈｉｎ１０ｃｍ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｒｅｌｅｓｓＥＥＡＣＣ：６１５０Ｐ

ｎｅｔｗｏｒｋｓ；ｉｎｄｏｏｒｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ；ｔｉｍｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆａｒｒｉｖａｌ；ｍａｘｉｍｕｍｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ

基于ＴＤＯＡ的超声波室内定位系统的设计与实现帛

韩

霜１’２，罗海勇２，陈

颖ｈ，丁玉珍１

（１．北京邮电大学信息与通信丁程学院，北京１００８７６；２．中国科学院计算技术研究所普适计算研究中心，北京１０００８０）

摘要：设计并实现了一种基于射频与超声波信号到达时间差的高精度室内定位系统，用于无线传感器网络中节点的定位

和跟踪。系统中位置固定的信标节点周期性同步发射射频信号与超声波脉冲，待定位的移动节点测量接收到的射频和超声波信号的到达时间差，并将此数据采用分时的方式发送至中心控制主机。中心控制主机应用实验中得出的时间补偿参数，计算移动节点与信标节点之间的距离，最后采用极大似然估计算法实现目标的定位。实验结果表明。该系统的平均定位误差在

１０

Ｃｌｌｌ以内，具有较高的定位精度。

关键词：无线传感器网络；室内定位；到达时间差；极大似然估计中图分类号：ＴＰ３９３

文献标识码：Ａ

文章编号：１００４—１６９９（２０１０）０３－０３４７一０７

点（ｍｏｂｉｌｅｎｏｄｅ）组成。此外，也可根据应用需要，在网络中设置部分参考或辅助节点。

目前，无线传感器网络定位技术多采用基于测距的节点定位方法，主要包括基于接收信号强度（Ｒｅ－

ｃｅｉｖｅｄ

无线传感器网络的各种应用中，节点的位置信息至关重要。因为不含位置信息的传感器感知数据往往是没有意义的…。然而，为了减小节点部署和校准的成本，无线传感器网络应用多采用随机部署的机制，致使节点无法事先确定自身的位置，要求其部署后进行自定位。此外，在移动目标跟踪的应用中，更是需要及时地获取节点的位置信 …… 此处隐藏：338字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……