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室内定位系统研究

作　者: 刘君
导　师: 吴建国
学　校: 安徽大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 室内定位 超声波技术 射频技术 五取三码 图像处理 图像识别
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 324次
引　用: 3次
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内容摘要


目前,人们对室内定位与导航的需求越来越大,如在展厅、图书馆、仓库、超市等室内环境中,用户希望持有可移动设备能够自由定位并导航,虽然室外定位技术发展越来越完善,但是室内定位仍在起步阶段,因此,本文主要研究室内定位技术,介绍目前常用的室内定位系统和测距方法并分析优缺点。在了解分析室内定位技术发展现状的基础上,介绍基于超声波技术和射频技术的Cricket室内定位系统的工作原理、优缺点并对系统做了一定改进：本文为了顾虑消费者的隐私由消费者自主的选择是否需要被定位,不再采用中心服务器集中计算位置信息的方法,而是由每个移动端来计算自身的坐标信息；在距离计算时考虑环境变化,主要是温度变化引起超声波速度变化造成对系统定位精度影响,针对系统在计算过程中造成误差,利用最小二乘法拟合修正计算的距离；在计算坐标时结合多面体公式改进单纯的三角测量方法,精确位置计算进一步降低系统的误差；同时针对Cricket系统中超声波信号和射频信号容易发生冲突这一特点,改进原有的信道分配策略,增加随机延迟时间减小射频信号携带的信息量,在一定程度上减少信号间冲突、增大各节点发射的公平性降低系统能耗。论文还介绍了改进后的基于超声波和射频技术的定位系统的总体设计,完成室内定位目的所需要的硬件构成,着重针对超声波收发模块和射频收发模块说明该模块的电路设计及原理,给出超声波和射频信号在发射和接收时的详细控制流程。另外,由于人们在特殊场所(如游客在博物馆参观)需要了解自己面朝的展区位置信息,然后传统的室内定位系统无法判断人脸的方向,本文根据这种实际需求在第四章提出基于视觉技术的室内定位系统的构想。通过阅读学习数字编码、图像处理及识别相关技术资料,掌握五取二码的编码原理及图像处理和识别的一般流程。根据学习的知识内容构造基于视觉技术系统的定位原理：通过获取移动端设置的LED图像,经处理后识别移动端ID编码,将获取图像编码的设备所在的展区信息通过射频信号实时发送给移动端并控制移动端播报该展区的相关信息。论文根据这一原理,在五取二码的编码规则基础上变换出五取三的编码规则并设计移动端ID编码程序；对采集到的移动端图像进行灰度化、中值滤波及阈值分割等一系列处理方法,并给出经上述步骤处理后的结果；根据识别的结果判定人脸的方向,并将相应信息传递给待测目标。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章 绪论  9-12
  1.1 课题背景及研究意义  9-10
  1.2 研究现状及发展趋势  10-11
  1.3 本文的主要内容及章节结构  11-12
    1.3.1 主要内容  11
    1.3.2 章节结构  11-12
第二章 室内定位系统综述  12-20
  2.1 室内定位技术  12-14
    2.1.1 超声波技术  12
    2.1.2 红外技术  12-13
    2.1.3 蓝牙技术  13
    2.1.4 射频及其他技术  13-14
  2.2 测距方法  14-17
    2.2.1 TOA方法  14-15
    2.2.2 TDOA方法  15-16
    2.2.3 AOA方法  16-17
    2.2.4 RSSI方法  17
  2.3 室内定位系统  17-19
  2.4 本章小结  19-20
第三章 基于超声波技术的室内定位系统  20-38
  3.1 工作原理  20-22
  3.2 距离计算  22-24
  3.3 位置计算  24-28
  3.4 信道分配  28-31
    3.4.1 信道分配原则  28-29
    3.4.2 对信道分配原则的改进  29-31
  3.5 改进后的定位系统总体设计  31-37
    3.5.1 超声波收发模块  31-35
    3.5.2 射频模块  35-37
  3.6 本章小结  37-38
第四章 基于视觉技术的定位系统  38-57
  4.1 视觉技术简介及系统工作原理  38-41
    4.1.1 图像处理技术  38-40
    4.1.2 图像识别  40-41
    4.1.3 工作原理  41
  4.2 ID编码设计  41-44
  4.3 图像处理  44-51
    4.3.1 图像采集  44-45
    4.3.2 灰度变化  45-48
    4.3.3 滤波处理  48-49
    4.3.4 阈值分割  49-51
  4.4 编码识别  51-53
    4.4.1 编码识别原理  51-52
    4.4.2 人脸方向判定  52-53
  4.5 总体设计  53-56
    4.5.1 需求分析和硬件模块  53
    4.5.2 展区布局  53-54
    4.5.3 耳机接收模块  54-55
    4.5.4 图像处理  55-56
  4.6 本章小结  56-57
第五章 总结与展望  57-59
  5.1 总结  57-58
  5.2 展望  58-59
致谢  59-60
附录  60-61
  附录A 表索引  60
  附录B 图索引  60-61
APPENDIX  61-62
  APPENDIX A TABLE INDEX  61
  APPENDIX B FIGURE INDEX  61-62
参考文献  62-66
攻读硕士学位期间发表的论文目录  66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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