【正文】
同時(shí)也向這四年來(lái)一直教導(dǎo)我的老師們致以最衷心的感謝。 （ 2）、對(duì)動(dòng)態(tài)物體的定位的精度提高也是亟待解決的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)超聲波定位原理的介紹，我選擇了采用類GPS 的 超聲波定位方 式。在本系統(tǒng)中，在硬件電路中采用 18B20對(duì)溫度進(jìn)行補(bǔ)償。 M－ 氣體分子量 。 圖 52 程序改后的測(cè)量數(shù)據(jù)折線圖 采 用平均值測(cè)距 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 平均值測(cè)距是基于前幾次試驗(yàn)的結(jié)論發(fā)現(xiàn)的，由于每次所測(cè)數(shù)值在實(shí)際值左右浮動(dòng)，因此采用多次測(cè)距（每 8 次做一次平均）然后再做平均值得到數(shù)值如下。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的測(cè)試，提出了改進(jìn)方案。中心站的實(shí)物圖如圖 41所示。將信號(hào)與恢復(fù)載波（ 40k 超聲波）相乘，再經(jīng) Analog Filter Design 1（低通濾波器）提取時(shí)鐘分量，然后經(jīng)過(guò)判決器得到原來(lái)的 m 序列。在各種信息傳輸或處理系統(tǒng)中，發(fā)送端用所欲傳送的消息對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生攜帶這一消息的信號(hào)。 OOK 信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 () c o so o k t nca A ts ?? （ 31） 這里， A 為載波幅度， ωc為載波頻率， an 為二進(jìn)制數(shù)字信息， an 可表示為 0,1,na ??????出 現(xiàn) 概 率 為 1－ p出 現(xiàn) 概 率 為 1－ p (32) 在一般情況下，調(diào)制信號(hào)是具有一定波形形狀的二進(jìn)制脈沖序列，可表示為： ( ) ( )nSnB t a g t nT??? (33) 這里 Ts 為調(diào)制信號(hào)間隔， g(t)為單極性脈沖信號(hào)的時(shí)間波形， an 為式（ 32）表示的二進(jìn)制數(shù)字信息。實(shí)踐證明， BASK 是最適合超聲定位系統(tǒng)使用的調(diào)制方式，即偽隨機(jī)碼二進(jìn)制序列為高電平 “1”發(fā)送超聲脈沖。而解調(diào)則是將基帶信號(hào)從載波中提取出來(lái)以便預(yù)定的接收者（也稱為信宿）處理和理解的過(guò)程。 5 級(jí) m 序列的特征多項(xiàng) 式 為 F(x)=1+x3+x5，其仿真電路如圖 32 所示， m序列波形圖 如圖 33 所示。 偽隨機(jī)序列又稱偽隨機(jī)碼，它是具有類似于隨機(jī)序列基本特性的確定序列。 適用于碼分多址蜂窩通信系統(tǒng)的擴(kuò)頻技術(shù)是直接序列擴(kuò)頻（ DS）簡(jiǎn)稱直擴(kuò)。本系統(tǒng)的示意圖如圖 26 所示。其中點(diǎn) 1 定為整個(gè)室內(nèi)空間坐標(biāo)系的原點(diǎn)，分別與點(diǎn) 點(diǎn) 3 構(gòu)成 X 軸、 Y 軸。 TDOA 定位原理發(fā)射節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)射兩種不同傳播速度的無(wú)線信號(hào)，接收節(jié)點(diǎn)根據(jù)兩種信號(hào)到 達(dá)的時(shí)間差以及已知這兩種信號(hào)的傳播速度，計(jì)算兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離，再通過(guò)已有基本的定位算法計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的位置。 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 A B D C 接收端 T0 T1 VTTd ??? )(01 r 1r 2r 3發(fā) 射 端 圖 22 TOA 原理圖 AOA（到達(dá)角度） 測(cè)距 AOA[26] (Angles of Arrival)測(cè)距是通過(guò)參考點(diǎn)接收器天線陣列測(cè)出目標(biāo)點(diǎn)發(fā)射的 AOA，形成一根從參考點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的徑向連線，即方向線。應(yīng)答式定位方法在水聲定位系統(tǒng)中廣泛采用，例如：如海洋油氣開(kāi)發(fā)、深海礦藏資源調(diào)查、海底光纜管線調(diào)查與維護(hù)等，需要聲學(xué)定位系統(tǒng) (Acoustic Positioning system)對(duì)水下拖體進(jìn)行導(dǎo)航定位，如水下遙控機(jī)器人 ROV (Remotely Operated vehicle)、水下無(wú)人機(jī)器人UUV(Unmanned Underwater Vehicles)等。超聲換能器的種類很多，按照其結(jié)構(gòu)可分為直探頭 (縱波 )、斜探頭 (橫波 )、表面波探頭、雙探頭 (一個(gè)發(fā)射，一個(gè)接受 )、聚焦探頭 (將聲波聚集成一束 )、水浸探頭 (可浸在液體中 )以及其它專用探頭。人們將頻率高于 20kHZ 的波稱為超聲波。第二章主要介紹了超聲波 定位 的原理 ，以及超聲波測(cè)距及其定位算法，并闡述了本系統(tǒng)的工作原理。 前景分析 盡管?chē)?guó)內(nèi)外對(duì)室內(nèi)定位技術(shù)的研究已經(jīng)進(jìn)行了很多年，取得了 長(zhǎng)足的進(jìn)展，但總的來(lái)說(shuō)這項(xiàng)技術(shù)并不成熟，成功的商業(yè)應(yīng)用并不多見(jiàn)。由于 Cricket 的位置計(jì)算過(guò)程是在用戶端運(yùn)行，所以能夠較好地保護(hù)隱私信息。兩大缺點(diǎn)是 :第一，跟蹤定位的物體必須支持無(wú)線局域網(wǎng)，這對(duì)于低功率的小型設(shè)備來(lái)講是不切實(shí)際的 。 Bat 標(biāo)簽收到控制器發(fā)送的射頻請(qǐng)求包后，發(fā)射超聲脈沖到屋頂放置的傳感器。 國(guó)外現(xiàn)狀 Active Badge[19]： 采用 了擴(kuò)散紅外線技術(shù)。很多人都有過(guò)這樣的感受，當(dāng)?shù)竭_(dá)一個(gè)陌生的地方不得不進(jìn)入一個(gè)大型的地下商場(chǎng)或者停車(chē)場(chǎng)時(shí)會(huì)完全失去方位感， 從而在其中迷路。 關(guān)鍵詞： CDMA 三維動(dòng)態(tài) 定位 射頻同步 超聲波 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) II ABSTRACT The system bines the advantages of the radio frequency munications such as lowcost, low power consumption and high precision of the ultrasonic positioning. while avoiding their disadvantages, such as separate radio frequency identification accuracy is not high, the limited coverage of ultrasonic ranging. We proposed a threedimensional indoor ultrasonic positioning system that base on CDMA technology. It can achieve high localization and realtime centimeterlevel positioning accuracy. The system is fast positioning and high precision positioning The system can achieve the positioning of multiple mobile target nodes, so that multiobjective positioning or navigation applications also bee possible, especially for the multiobjective work in the room, such as the precise location of the underground personnel, medical care, capture the remote object, indoor UAV, and paining the path of the robot and so on. Key words: CDMA； Threedimensional dynamic； RF synchronization；Ultrasonic 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) III 目錄 摘要 ................................................................................................................................. I ABSTRACT ................................................................................................................... II 目錄 ............................................................................................................................... III 第 1 章 緒論 ...................................................................................................................1 課題研究目的和意義 ........................................................................................1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和前景分析 ............................................................................1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 ..................................................................................................1 國(guó)外現(xiàn)狀 ..................................................................................................2 前景分析 ..................................................................................................3 本文主要研究?jī)?nèi)容 ............................................................................................3 第 2 章 超聲波定位原理 ...............................................................................................4 超聲波定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式及比較 ....................................................................4 超聲波技術(shù) ..............................................................................................4 超聲波定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式 ......................................................................5 超聲波測(cè)距及定位算法 ....................................................................................5 TOA（到達(dá)時(shí)間）測(cè)距 ..........................................................................5 AOA（到達(dá)角度）測(cè)距 ..................................