李振宁
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随着室内定位应用场景的不断出现和Wi-Fi技术的大规模普及,研究基于Wi-Fi的室内定位系统成为当下的研究热点。本文提出了一种基于Wi-Fi技术和TDOA定位原理的室内定位系统方案,并对此展开了相关技术研究。
论文将TDOA定位算法引入Wi-Fi室内定位系统中,并结合GPS的定位原理,选择IEEE 802.11b的直接序列扩频物理层来进行开发,提出采用2台USRP共4个通道同步接收来计算时间差和进行定位的系统方案。
论文详细介绍了发射机的整体结构设计和发送流程,以及发射机的各个模块,包括MAC层的CRC32校验模块、比特拼接模块和物理层的CRC16校验模块、加扰模块、DBPSK调制模块、符号拼接模块、Barker码扩频模块、根升余弦脉冲成型模块等;在USRP的FPGA上实现了发射机并在Host端的LabVIEW中设计了Wi-Fi协议发送的前面板,并以发送Beacon帧为例进行了测试,验证了发射机可以正常工作。
论文介绍了接收机的整体结构和接收处理流程,包括在USRP的FPGA上实现的帧检测模块,以及在Host端实现的匹配滤波、定时同步、RSSI测量、频偏估计与纠正、信道估计、解扩、DBPSK解调、解扰、搜索SFD、CRC-32校验与显示SSID和MAC地址;在Host端的LabVIEW开发环境中设计了Wi-Fi协议接收的前面板,并以接收Beacon帧为例进行了测试,验证了接收机可以正常工作。
论文完成了室内定位系统中的TDOA时差计算算法的设计,包括频偏估计、初始相位估计、频偏及初始相位补偿、正反相关性判断和三点二次内插法,完成了室内定位系统原型机的搭建以及二维平面的位置解算,并测试了静止点、一维直线移动和二维平面移动的情况,结果表明能达到0.3 m的准确度和精度,以及每个位置1 s的刷新频率,满足了室内定位系统的需求。