万方数据
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短距离高精度无线定位方法的研究及其实现
作者：李澍， Li Shu
作者单位：四川省乐山职业技术学院,四川,乐山,614000
刊名：
计算机光盘软件与应用
英文刊名：COMPUTER CD SOFTWARE AND APPLICATIONS
年，卷(期)：2011(4)
参考文献(5条)
1.孙利民.李建中.陈渝.朱红松无线传感器网络 2005
2.段渭军.王建刚.王福豹无线传感器网络节点定位系统与算法的研究和发展[期刊论文]-信息与控制 2006(02)
3.孙佩刚.赵海.罗玎玎.张晓丹 尹震宇智能空间中RSSI定位问题研究[期刊论文]-电子学报 2007(7)
4.张洁颖.孙懋珩.王侠塞于RSSI和LQI的动态距离须计算法 2007
5.IEEE 1588
本文读者也读过(10条)
1.邓咸奎.李鹏.尹中南.Deng Xiankui.Li Peng.Yin Zhongnan无线定位系统中的异步测距算法研究[期刊论文]-微型机与应用2011,30(6)
2.朴艳.袁超伟无线定位的实现及应用[期刊论文]-通信世界B2007(40)
3.肖卫初.陈伟宏.龚伦峰.XIAO Wei-chu.CHEN Wei-hong.GONG Long-feng一种新的几何无线定位方法[期刊论文]-科学技术与工程2011,11(13)
4.杨燕玲.谢显中.熊思民.YANG Yan-ling.XIE xian-zhong.XIONG Si-min无线定位系统中提高精确度的一种方法[期刊论文]-重庆邮电学院学报（自然科学版）2005,17(3)
5.董欢欢.葛为民.DONG Huan-huan.GE Wei-min一种基于无线传感器网络的AGV精确定位方法[期刊论文]-天津理工大学学报2011,27(1)
6.贾树利.张强无线定位技术研究[期刊论文]-黑龙江科技信息2011(9)
7.樊晓翔.王福豹.严国强.李阳自适应无线传感器网络定位系统研究[会议论文]-2008
8.王侃磊.张倩.胡爱群短距离高精度无线定位方法的研究及实现[会议论文]-2009
9.朱诗兵.杨晟.李长青.陈刚.ZHU Shi-bing.YANG Sheng.LI Chang-qing.CHEN Gang无线传感器网络移动节点三维测距解析定位[期刊论文]-装甲兵工程学院学报2009,23(5)
10.黄晓利.王福豹.段渭军.杨跃.Huang Xiaoli.Wang Fubao.Duan Weijun.Yang Yue无线传感器网络TDOA测距误差分析与校正[期刊论文]-计算机测量与控制2008,16(7)
本文链接：https://www.doczj.com/doc/8015471235.html,/Periodical_jsjgprjyyy201104035.aspx
无线定位技术: 现在的社会，是一个没有隐私的社会，只要有设备和条件，别人想跟踪你的位置实在是太简单了，不管是你在大街上走还是在商场里逛，只要上面想，你的行踪都很难不被暴露。好比我们看大片，罪犯在这边打电话，FBI在那边定位，唧唧几声，就把你的大概方位确定了。千万别以为这是什么高深技术，我们天朝网警照样玩的转。而且，随着网络越来越向智能化和移动化发展，一些很有意思的应用都可能和将来的定位技术联系起来，在一定程度上影响我们的生活，比如twitter，Aardvark，包括一些很有前途的mobile game，等等。 Google Latitude一出后, 很多朋友都惊诧于无gps条件下其定位的准确性，也有不少人因此对通过wifi定位比较感兴趣。其实各式各样的无线通信技术都可以用来定位，由于通信距离的不同，有的可以用来室内定位，有的可以用来室外定位。 这里，我尝试着对一些逐渐在普及的定位技术做一些讲解，考虑到GPS的普及性， GPS定位原理和优缺点就在这里忽略了。其实无线定位的流程很简单，大概都遵从交换信号===>数据融合===>建模求解的步骤。下面就针对不同技术的不同重点，把这个过程分割介绍。 手机基站网络 通过基站网络的检测来进行户外定位是一个相对成本低, 成熟, 但是精度不高 的方法. 它的工作原理是这样的, 我们都知道, 手机要通信, 就需要通过蜂窝 网络和一个个基站交换数据，从而实现和别的手机的通信. 而考虑到双方通信的距离和现实中基站的放置密度，每一个手机都可能被覆盖于多个基站，如果能通过某种方法得到每个基站对于手机的检测数据，通过特定的data fusion技术，就可以大致估算初当前手机的位置。在这里，data fusion是最关键的技术，事实上也是下面会介绍的大多数其他定位技术的基础，所以花多点篇幅介绍一下。为了简化，我们只考虑二维平面情况，也就是说每个点都只有(x,y)值, 不考虑z平面。 以前常用的data fusion技术包括TOA — time of arrival data fusion, AOA — angle of arrival data fusion, 以及混合型技术. 假设下面这张图是一个分布示意图, 图中出现的几个基站（Base Station）都能和当前手机, 也就是MS（Mobile Station）所在位置通信.
高精度超声波测距系统设计。 引言 利用超声波测量距离的原理可简单描述为：超声波定期发送超声波，遭遇障碍物时发生反射，发射波经由接收器接收并转化为电信号，这样测距技术只要测出发送和接收的时间差， 然后按照下式计算，即可求出距离： 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求， 因此，广泛应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量。目前的测距量程上能达到百米数量级，测量的精度往往能达到厘米数量级。本文在分析现有超声波测距技术基础之上， 给出了一种改进方案，测量精度可达毫米级。 2 系统方案分析与论证 2.1 影响精度的因素分析 根据超声波测距式(1)可知测距的误差主要是由超声波的传播速度误差和测量距离传播 的时间误差引起的。 对于时间误差主要由发送计时点和接收计时点准确性确定，为了能够提高计时点选择的准确性，本文提出了对发射信号和加收信号通过校正的方式来实现准确计时。此外，当要求测距误差小于 1 mm时，假定超声波速度C=344 m／s(20℃室温)，忽略声速的传播误差。则测距误差s△t<0.000 002 907 s，即2.907 ms。根据以上过计算可知，在超声波的传播速度是准确的前提下，测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级，就能保证测距误差小于1 mm的误差。使用的12 MHz晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1μｓ的精度，因此系统采用AT89S51的定一时器能保证时间误差在 1 mm的测量范围内。
高精度时间间隔测量方法综述 孙杰潘继飞 （解放军电子工程学院，安徽合肥，230037） 摘要：时间间隔测量技术在众多领域已经获得了应用，如何提高其测量精度是一个迫切需要解决的问题。在分析电子计数法测量原理与误差的基础上，重点介绍了国内外高精度时间间隔测量方法，这些方法都是对电子计数法的原理误差进行测量，并且取得了非常好的效果。文章的最后给出了高精度时间间隔测量方法的发展方向及应用前景。 关键词：时间间隔；原理误差；内插；时间数字转换；时间幅度转换 Methods of High Precision Time-Interval Measurement SUN Jie , PAN Ji-fei （Electronic Engineering Institute of PLA, HeFei 230037, China） Abstract: Technology of time-interval measurement has been applied in many fields. How to improve its precision is an emergent question. On the bases of analyzing electronic counter’s principle and error, this paper puts emphasis upon introducing high precision time-interval measurements all over the world. All these methods aim at electronic counter’s principle error, and obtain special effect. Lastly, the progress direction and application foreground of high precision time-interval measurement methods are predicted. Key Words: time interval; principle error; interpolating; time-to-digital conversion; time-to-amplitude conversion 0引言 时间有两种含义，一种是指时间坐标系中的某一刻；另一种是指时间间隔，即在时间坐标系中两个时刻之间的持续时间，因此，时间间隔测量属于时间测量的范畴。 时间间隔测量技术在通信、雷达、卫星及导航定位等领域都有着非常重要的作用，因此，如何高精度测量出时间间隔是测量领域一直关注的问题。本文详细分析了目前国内外所采用的高精度时间间隔测量方法，指出其发展趋势，为研究新的测量方法指明了方向。 1 电子计数法 1.1 测量原理与误差分析 在测量精度要求不高的前提下，电子计数法是一种非常好的时间间隔测量方法，已经在许多领域获得了实际应用，其测量原理如图1所示：
摘要：本文给出了一种通过无线电台定位的方法，它的显著特点是可利用普通超短波电台，实现快速准确自定位，并通过自组织数字电台网络实现位置信息的快速报知，系统架构类似于美军EPRLS系统。其基本原理是通过相关运算获得相位差和相应的距离差，并通过解双曲线方程得到位置坐标。本文采用模糊聚类方法实现双曲线方程的快速求解，灵活、实用。 关键字：无线电定位EPLRS ADHOC 相关法雷达定位GPS定位超短波电台 A research method about radio-location Summary : This text will tell a research method about radio-location。The method of the distance measuring is designed according to the traits of the ultra-short wave radio . The system structure is similar to the American army’ Enhanced Position Location Reportin g System ------ EPRLS. According to this method, the relevant range difference will be obtained through the phase difference which comes from the relevant operation , and the location coordinate will be obtained through the hyperbola equation . At the same time , this text will tell a good solution to the hyperbola equation , a quick solution which adopts fuzzy clustering . Key words: radio-location EPLRS ADHOC radar-location GPS-location ultra-short wave radio 1 前言 战场作战单元的准确定位对信息化作战具有重大的意义。美军的增强型位置报知系统（EPLRS），在90年代初期开始研发，至今已达到实用阶段，定位精度在15米左右[1]。在伊拉克战争中，第4机械化步兵师使用了最新型的视距电台、EPLRS和其他基于EPLRS战术互联网的数字化系统[2]，在机动部队近实时地精确定位、导航、火力支援、火力协调中发挥了巨大的作用，充分体现了现代部队快速反应能力和协调作战能力。由于它可为战术部队指挥官提供己方部队与友方部队的位置，动态地显现前线作战部队的状况，并提供对友邻部队的识别，这就大大地增强了战术部队的指挥控制能力。 EPLRS系统主要部件是EPLRS电台、网络控制站(NCS)和栅格坐标装置(EGRU)，一个标准的陆军师将装备325～400部EPLRS无线电台、4个EPLRS网络控制站及12部EPLRS栅格坐标装置。NCS作用是建立和控制网络中各电台，NCS既能处理数据通信传输，又能提供定位、导航以及鉴别等服务功能。EGRU 装置用于提供定位和信息中继功能。EPLRS无线电台用于发送、中继及接收信息，同时可获得自 身坐标信息，并通过网络向网络中心报知位置信息。[3] 2 定位报知系统组成构想 在现有超短波电台和视距宽带电台的基础上，通过适当改造和功能扩展，实现电台自定位和位置报知系统。 将具有栅格坐标装置的电台（EGRU）分布在规划好的固定坐标点上，这些电台组成骨干通信网，通过战术路由器连接ad hoc网络（ad hoc网络是由无线定位电台和战术路由器组成的节点构成的），形成一个无缝的战术互联网。 EGRU为大功率电台，在内部增加数字锁相环、定位信号产生以及定位信号再生等功能模块后，可为用户电台提供定位信号。 无线定位电台为普通视距电台，在内部增加数字鉴数字锁相环、相仪、坐标解算等模块，可接受定位信号，通过相关处理，获得自身坐标信息。通过战术互联网向指挥中心汇报坐标信息。 网络控制站（NCS）用来规划和广播定位信号载波频率、网络控制、信息汇总等功能。 3 无线电定位原理 无线电自定位方法是利用超短波视距通信的特点，根据雷达双曲线定位法的基本原理演化而来的。双曲线定位法是通过三个或多个基站到用户机之间的距离差来定位。如图1所示，在平面上，用户站到基站的距离差，和基站的间距决定一条双曲线。同样，可以得到用户站与其他基站决定的双曲线，曲线的交点
无线传感网络定位算法 目录 一、常用定位技术 (2) 1.1 GPS与A-GPS定位 (2) 1.2 基站定位（cell ID定位） (3) 1.3 Wifi AP定位 (3) 1.4 FRID、二维码定位 (3) 二、定位算法研究的目的和意义 (4) 三、WSN定位算法分析 (5) 3.1 基于锚节点的定位算法 (5) 3.1.1 距离相关定位算法 (5) 3.1.2 距离无关定位算法 (6) 3.2 基于移动锚节点的定位算法 (8) 3.2.1 基于移动锚节点的距离相关定位算法 (9) 3.2.2 基于移动锚节点的距离无关定位算法 (11) 四、总结 (13) 附：组员及分工情况..................................................................................... 错误！未定义书签。
一、常用定位技术 1.1 GPS与A-GPS定位 常见的GPS定位的原理可以简单这样理解：由24颗工作卫星组成，使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。在整个天空范围内寻找卫星是很低效的，因此通过GPS 进行定位时，第一次启动可能需要数分钟的时间。这也是为啥我们在使用地图的时候经常会出现先出现一个大的圈，之后才会精确到某一个点的原因。不过，如果我们在进行定位之前能够事先知道我们的粗略位置，查找卫星的速度就可以大大缩短。 GPS系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P（Y）码。民用精度约为10米，军用精度约为1米。GPS的优点在于无辐射，但是穿透力很弱，无法穿透钢筋水泥。通常要在室外看得到天的状态下才行。信号被遮挡或者削减时，GPS定位会出现漂移，在室内或者较为封闭的空间无法使用。 正是由于GPS的这种缺点，所以经常需要辅助定位系统帮助完成定位，就是我们说的A-GPS。 例如iPhone 就使用了A－GPS，即基站或WiFi AP 初步定位后，根据机器内存储的GPS 卫星表来快速寻星，然后进行GPS 定位。例如在民用的车载导航设备领域，目前比较成熟的是GPS + 加速度传感器补正算法定位。在日本的车载导航市场是由Sony 的便携式车载导航系统Nav-U1 首先引入量产。例如在增加了三轴陀螺仪的iphone4里可以利用三轴陀螺仪来辅助完成定位，具体可以参见这篇文章的介绍，不过三轴陀螺仪定位的误差会随着时间逐渐积累。
高精度超声波测距系统设计 引言 利用超声波测量距离的原理可简单描述为：超声波定期发送超声波，遭遇障碍物时发生反射，发射波经由接收器接收并转化为电信号，这样测距技术只要测出发送和接收的时间差，然后按照下式计算，即可求出距离： 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此，广泛应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量。目前的测距量程上能达到百米数量级，测量的精度往往能达到厘米数量级。本文在分析现有超声波测距技术基础之上，给出了一种改进方案，测量精度可达毫米级。 2 系统方案分析与论证 2.1 影响精度的因素分析 根据超声波测距式(1)可知测距的误差主要是由超声波的传播速度误差和测量距离传播的时间误差引起的。 对于时间误差主要由发送计时点和接收计时点准确性确定，为了能够提高计时点选择的准确性，本文提出了对发射信号和加收信号通过校正的方式来实现准确计时。此外，当要求测距误差小于1 mm时，假定超声波速度C=344 m／s(20℃室温)，忽略声速的传播误差。则测距误差s△t<0.000 002 907 s，即2.907 ms。根据以上过计算可知，在超声波的传播速度是准确的前提下，测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级，就能保证测距误差小于1 mm的误差。使用的12 MHz晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1μs的精度，因此系统采用AT89S51的定一时器能保证时间误差在1 mm的测量范围内。
陕西理工学院电子信息讲座论文 无线电定位技术 作者:*** 指导教师：** 专业名称：电子信息工程 班级：电子101 学号： 2013年4月9日
无线电定位技术 摘要：无线电定位一般分为有源定位和无源定位，一般为雷达台站、通讯卫星（或侦察飞机）以及接收仪的设备的运用，通过对空间三位位置的分析再由信号的处理将其显示出来的。本文通过对雷达台站、卫星以及空间定位方法介绍及信号的调制与解调等方面的论述来说明当今定位系统（GPS）以及未来的走向做一定的分析。 关键字：有源定位；半有源定位；无源定位；雷达台站；通讯卫星；空间TODA定位技术；信号的调制与解调。 Abstract: radio positioning is generally divided into active and passive location, generally for radar stations, communications satellite ( or reconnaissance aircraft ) and a receiving instrument equipment to use, based on the analysis of space three position by the signal processing to be displayed. This article through to the radar stations, satellites and space positioning method is introduced and the modulation and demodulation of signal aspects and so on to explain current positioning system ( GPS ) and future to do some analysis. Keywords: active positioning; semi active positioning; passive location; radar stations; communication satellite; space TODA positioning technology; signal modulation and demodulation. 引言：随着当今时代的发展，无线电技术像雨后春笋般迅速发展，经历了二十世纪的洗礼，无线电技术已经运用到了我们日常生活的方方面面。所谓无线电技术就是指在自由空间（包括空气和真空）传播的电磁波上面搭载了一些信号，并通过这些信号传送的时间、空间等方面来寻找人们需要的东西的技术。无线电定位是无线电技术的一个分支，但它却已经在我们生活的非常普遍，GPS就是一个典型应用，本综述将主要概括的介绍无线电定位的分类、设备、算法以及未来的一些个人想法。 一，无线电定位的分类 1.有源定位（active location）：亦称“辐射源定位”。用无线接收设备，接受敌方电子设备发射的电磁波来确定其位置的方法，主要有直接定位法、三角定位法、时差定位法等。 （1）直接定位法（direct location），根据一个接收点截获的信号确定发射源位置的方法。如利用人造地球卫星（或飞机）飞过被侦察的发射源上空，用窄波束天线截获其发出的信号，根据天线所指角度和卫星（飞机）所处位置确定发射源位置。一次飞行的定位精度较低。对指定空间进行多次测量，使每次接收天线观察区有重叠部份，就能提高定位精度。 （2）三角定位法（triangulation location），三角测量法是在地面上选定一系列的点,并构成相互连接的三角形,由已知的点观察各方向的水平角,再测定起始边长,以此边长为基线,即可推算各点的经纬度座标。 "三角形"测量法按照空间概念的不同,可以分为水平面三角形和竖直面三角形测量法.按照计算模型和原理的不同,它又可分为运用正弦定理和余弦定理求解一般三角形和运用正切函数求解直角三角形。 正弦定理公式：a/sinA=b/sinB=c/sinC 余弦定理公式：c=根号（a2+b2-2abcosC） 正切公式：tgA=a/b 或tgB=b/a 其中a、b分别为直角三角形的两直角边，A、B分 别为它们所对应的2个角。 （3）时差定位法（time-of-arrival location ）又称“反罗兰定位法”。用三个以上已知相对距离的机载接收点，测量同一发射源发出的信号，根据信号到达各接收点的时
实现无线定位中的CHAN算法 function X = ChanAlgorithm(BSN, MSP, Radius, Noise) %CHANALGORITHM 本函数用于实现无线定位中的CHAN算法 % - BSN 为基站个数，3 < BSN <= 7； % - MSP 为移动台的初始位置, MSx, MSy均为[0,1]之间的数； % 特别要注意服务小区与MS之间的关系，MS的位置不能越界。% - Noise 测距误差方差。 % - R 为小区半径，单位(meter)； % - X 为移动台经算法处理后的位置. %See also: ChanAlgorithm.m % 参数检查： if nargout>1, error('Too many output arguments.'); end if nargin<2 | nargin>4, error('Wrong number of input arguments.'); end % 算法开始： BS = Radius*NetworkTop(BSN); MS = Radius*MSP; % 噪声功率： Q = eye(BSN-1); % 第一次LS： % Ri K1 = 0; for i = 1: BSN, R0(i) = sqrt((BS(1,i) - MS(1))^2 + (BS(2,i) - MS(2))^2); end for i = 1: BSN-1, R(i) = R0(i+1) - R0(1) + Noise*randn(1); K(i) = BS(1,i+1)^2 + BS(2,i+1)^2; end % Ga for i = 1: BSN-1, Ga(i,1) = -BS(1, i+1); Ga(i,2) = -BS(2, i+1); Ga(i,3) = -R(i); end % h for i = 1: BSN-1, h(i) = 0.5*(R(i)^2 - K(i) + K1); end % 由（14b）给出B的估计值：
第40卷第8期红外与激光工程2011年8月Vol.40No.8Infrared and Laser Engineering Aug.2011 高精度高重频脉冲激光测距系统 纪荣祎，赵长明，任学成 (北京理工大学光电学院，北京100081) 摘要：在三维激光扫描探测系统中，激光测距的测量重频和测量精度是影响整个系统性能的关键参数。介绍了三维激光扫描探测系统的工作特点，设计了一种以Nios II嵌入式软处理器为核心的高重频、高精度脉冲激光测距系统。通过分析影响测量重频和测距精度的因素，采用双阈值时刻鉴别方法进行计时起止时刻的鉴别，使用TDC-GP2高精度时间间隔测量芯片进行精密计时，设计了基于Nios II嵌入式软处理器的计时控制系统以提高测量重频。实验结果表明：实现了测量重频为20000次/s、测距精度为3cm的激光测距。与传统的单片机控制的计时系统相比,该系统不仅测量重频和测量精度高，且具有更好的可扩展性和灵活性。 关键词：脉冲激光测距；精密时间测量；三维激光扫描；Nios II 中图分类号：TN247文献标志码：A文章编号：1007-2276(2011)08-1461-04 High precision and high frequency pulse laser ranging system Ji Rongyi,Zhao Changming,Ren Xuecheng (School of Photoelectronics,Beijing Institute of Technology,Beijing100081,China) Abstract:In three-dimensional(3D)laser scanning detection system,the measurement repetition rate and measurement precision of laser ranging are the key parameters affecting the performance of the whole system.The work characteristics of3D laser scanning detection system were introduced,and a high repetition rate and high measurement precision pulse laser ranging system based on the Nios II soft-core was designed.According to the analysis of the factors which affected the repetition rate and precision of range measure,the double-threshold time discriminator was adopted to produce timing mark for the start-stop time discrimination,and the TDC-GP2high-precision interval measuring chip was used to achieve high precision on time measure.In addition,the time measure control system based on the Nios II soft-core was designed to improve the measurement repetition rate.Experimental results show that the measurement repetition rate of20000/s and the ranging precision of±3cm are https://www.doczj.com/doc/8015471235.html,pared with the traditional MCU time measure control system,the designed system owns the advantages of high repetition rate and high measurement precision,furthermore,it is more expandable and flexible. Key words:pulse laser ranging;high precision time measure;3D laser scanning;Nios II 收稿日期：2010-12-18；修订日期：2011-01-17 基金项目：国防科技工业技术基础科研项目(J172009C001) 作者简介：纪荣祎(1984-)，男，博士生，主要从事三维扫描激光探测系统的研究。Email:xiaoxiao8673@https://www.doczj.com/doc/8015471235.html,。 导师简介：赵长明(1960-)，男，教授，博士生导师，博士，主要从事新型激光器件与技术、光电子信息技术与系统方面的研究工作。 Email:zhaochm1@https://www.doczj.com/doc/8015471235.html,
无线定位算法综述
无线定位算法综述 一无线传感网络与节点定位 1. 无线传感网络中的关键技术 无线传感器网络作为当今信息领域新的究热点，涉及多学科交叉的研究领域，涉及到非常多的关键技，主要包括：拓扑控制；网络协议；网络安全；时间同步；定位技术；数据融合；嵌入式操作系统；无线通信技术；跨层设计和应用层设计。 2. 无线传感器网络节点定位机制 无线传感器网络节点定位问题可表述为：依靠有限的位置己知节点即信标节点(锚节点)，确定布设区中其它未知节点的位置，在传感器节点间建立起一定的空间关系的过程。无线定位机制一般由以下三个步骤组成： 第一步，对无线电信号的一个或几个电参量(振幅、频率、相位、传播时间)进行测量，根据电波的传播特性把测量的电参量转换为距离、距离差及到达角度等，用来表示位置关系； 第二步，运用各种算法或技术来实现位置估计； 第三步，对估计值进行优化。 3. 节点间距离或角度的测量 在无线传感器网络中，节点间距离或角度的测量技术常用的有RSSI、TOA、TDOA和AOA等。 4. 计算节点位置的基本方法 (1) 三边测量法
(2) 三角测量法； (3) 极大似然估计法。 5. 无线传感器网络定位算法的性能评价
几个常用的评价标准：定位精度；规模；锚节点密度；节点密度；覆盖率；容错性和自适应性；功耗；代价。 6. 无线传感器网络定位技术分类 （1）物理定位与符号定位； （2）绝对定位与相对定位； （3）紧密耦合与松散耦合； （4）集中式计算与分布式计算； （5）基于测距技术的定位和无须测距技术的定位； （6）粗粒度与细粒度； （7）三角测量、场景分析和接近度定位。 二典型的自身定位系统与算法 到目前为止，WSN 自身定位系统和算法的研究大致经过了两个阶段。第1 阶段主要偏重于紧密耦合型和基于基础设施的定位系统。对于松散耦合型和无须基础设施的定位技术的关注和研究可以认为是自身定位系统和算法研究的第2 阶段。 1. Cricket定位系统 未知节点使用TDOA技术测量其与锚节点的距离，使用三边测量法提供物理定位。 2. RADAR系统 建立信号强度数据库，通过无线网络查询数据库，选择可能性最大的位置定位自身。 在三边测量定位方式下，未知节点根据RSSI计算与多个基站的距离，然后使用三边测量法定位， 3. AHLos系统 AHLos 算法中定义了3 种定位方式——原子式、协作式和重复式最大似然估计定位(atom,collaborative 和iterative multilateration)。
工业设备安装中高精度测量方法 摘要：随着科学技术的发展，工业设备安装工程中的安装精度要求越来越高，尤其是大跨度、长距离、高速运转的自动化生产线的设备安装，如造纸生产线设备的安装，其水平度及垂直度的允许偏差均仅为0.3mm。 关键词：工业设备安装;安装精度要求;精度测量;地脚螺栓;测量放线;自动化生产线 随着科学技术的发展，工业设备安装工程中设备安装精度要求越来越高，尤其是大跨度、长距离、高速运转的自动化生产线的设备安装，如造纸生产线设备的安装，其水平度及垂直度的允许偏差均为0.3mm。 设备安装的精度取决于地脚螺栓的预埋精度，而在较大范围内的地脚螺栓预埋精度则由测量放线的精确度所决定。因此掌握整套的高精度测量放线技术是保证设备安装精度的基础。 1、主要技术特点 1.1使用本工法，建立基准线网络，各基准线之间的平等度、垂直度均能达到很高的精度要求。 1.2 网格基准线贯穿于整个厂房，无论是整条生产线，还是单体设备均能借助该基准线，利用精密仪器保证其安装精度。 1.3 利用网格基线来控制设备地脚螺栓的预埋偏差，减少误差传播量，从而保证设备安装精度。 1.4 利用网格基准线上基准点（线）的永久保存性，更方便于将来生产运行过程中的设备维修。 2、适用范围 本工法适用于安装精度要求较高、大跨度、长距离、高速度运转的自动生产线设备安装。例如造纸机生产线安装，厂区钢结构管架安装等。 3、施工准备 利用厂房原始的纵、横向的控制点，借助精密测量仪器（如T2经纬仪、GTS-311全站仪等）测设出厂房内设备的成条中心线，以及平等和垂直此中心线的纵、横辅助中心线，并在其纵向辅助中心线上设立各控制点，从而建立一基准线网格。
无线电定位原理与技术 实验报告 课程名称：无线电定位原理与应用 院系：电子工程系 班级：1305203 姓名：黄晓明、大头光 学号：指导教师：张云 实验时间：12周周二，13周周二 实验成绩： 电信学院
实验一 调频法测距实验 2.1 实验要求 1.掌握调频法测距原理 2.利用给定的仿真信号通过MA TLAB 编程计算线性调频信号的参数（带宽，中心频率，时宽，调频斜率）并计算目标的距离。 2.2 线性调频脉冲测距实验 图2-1 线性调频信号与反射回波 反射回波相对于发射的线性调频信号产生了固定时延或固定频差F ? 。假设目标处于静止状态，总的频偏F ?为 2R F c α ?= （2.1） 根据该式可以反推出距离R 。 图1线性调频信号与反射回波时域图
图2混频后频谱图 图3
根据公式 2c F R α ?= (2.2) 解得R=750m ，与5us 延迟一致。 积化和差公式： 1 cos cos [cos()cos()]2 αβαβαβ=++- (2.3)
实验二 连续波雷达测速实验 3.1 实验要求 1. 掌握雷达测速原理。 2. 了解连续波雷达测速实验仪器原理及使用。 3. 采集运动物体回波数据，并在PC 机使用Matlab 对实验数据进行分析。 4. 使用Matlab 对实验数据进行分析，得到回波多普勒频率和目标速度。 3.2 雷达测速原理 00022d r vf v f f f f c v c --?? =-= ≈ ?+?? （如果v c <<） 图3-1 多普勒效应 3.2 连续波雷达测速实验仪器 连续波发射机 混频器 放大滤波 测速传感器 AD 采集 串行接口PC 机 图3-2 连续波雷达测速实验仪器原理框图
蜂窝无线定位技术的发展及应用 摘 要：本文首先介绍了移动通信系统中无线定位技术的应用，讨论了基于移动台和网络的两种无线定位方案，对几类常用的无线定位方法进行了分析，分别阐述了GSM和CDMA 两种蜂窝系统中无线定位的应用特点，最后提出了无线定位技术中有待进一步研究的课题。 关键词：蜂窝系统 无线定位 CDMA GSM 1 引言 无线定位在军事和民用技术中已获得了广泛应用。现有的定位和导航系统有：雷达，塔康，Loran C，VORTAC，JTIDS(联合战术信息分布系统)，GPS等。对地面移动用户的定位来说，这些技术中以GPS最为重要。近年来GPS发展很快，其单点定位精度达20～40m。但是把GPS功能集成到移动台上需全面更改设备和网络，增加成本；且用户同时持有移动电话和GPS手机很不方便，所以移动用户及设备生产商和网络运营商希望能直接由移动台实现定位。 直接利用移动台进行定位已研究多年，近年来，由于对移动台用户定位的需求增加，进一步推动了无线定位的研究。1996年美国联邦通信委员会(FCC)颁布了E-911法规，要求2001年10月1日起蜂窝网络必须能对发出紧急呼叫的移动台提供精度在125m内、准确率达到67％的位置服务。1998年又提出了定位精度为400m、准确率不低于90%的服务要求。1999年FCC对定位精度提出新的要求：对基于网络定位的精度为100m、准确率达67% ，精度300m、 准确率达95%；对基于移动台的定位为精度50m、准确率67% ，精度150m、准确率95%。FCC 的规定大大推动了蜂窝无线定位技术的发展。在蜂窝系统中实现对移动台的定位除了满足E －911定位需求外，还具有以下重要用途： (1)基于移动台位置的灵活计费,可根据移动台所在不同位置采取不同的收费标准。 (2)智能交通系统(ITS)，ITS系统可以方便提供车辆及旅客位置、车辆调度、追踪等服务。 (3)优化网络与资源管理，精确监测移动台，使网络更好决定进行小区切换的最佳时刻。同时，根据其位置动态分配信道，提高频谱利用率，对网络资源进行有效管理。
常用湿度采集传感器及湿度测量原理 湿度传感器，基本形式都为利用湿敏材料对水分子的吸附能力或对水分子产生物理效应的方法测量湿度。有关湿度测量，早在16世纪就有记载。许多古老的测量方法，如干湿球温度计、毛发湿度计和露点计等至今仍被广泛采用。现代工业技术要求高精度、高可靠和连续地测量湿度，因而陆续出现了种类繁多的湿敏元件。 湿敏元件主要分为二大类：水分子亲和力型湿敏元件和非水分子亲和力型湿敏元件。利用水分子有较大的偶极矩，易于附着并渗透入固体表面的特性制成的湿敏元件称为水分子亲和力型湿敏元件。例如，利用水分子附着或浸入某些物质后，其电气性能（电阻值、介电常数等）发生变化的特性可制成电阻式湿敏元件、电容式湿敏元件；利用水分子附着后引起材料长度变化，可制成尺寸变化式湿敏元件，如毛发湿度计。金属氧化物是离子型结合物质，有较强的吸水性能，不仅有物理吸附，而且有化学吸附，可制成金属氧化物湿敏元件。这类元件在应用时附着或浸入被测的水蒸气分子，与材料发生化学反应生成氢氧化物，或一经浸入就有一部分残留在元件上而难以全部脱出，使重复使用时元件的特性不稳定，测量时有较大的滞后误差和较慢的反应速度。目前应用较多的均属于这类湿敏元件。另一类非亲和力型湿敏元件利用其与水分子接触产生的物理效应来测量湿度。例如，利用热力学方法测量的热敏电阻式湿度传感器，利用水蒸气能吸收某波长段的红外线的特性制成的红外线吸收式湿度传感器等。 测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气中吸收水分后引起的物理化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。电容式、电阻式和湿涨式湿敏元件分别是根据其高分子材料吸收后的介电常量、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。 湿度传感器是由湿敏元件和转换电路等组成，它是将环境湿度变换为电信号的装置。湿度传感器在工业、农业、气象、医疗以及日常生活等方面都得到了广泛的应用，尤其是随着科学技术的发展，对于湿度的检测和控制越来越受到人们的重视并进行了大量的研制工作。通常，理想的湿度传感器的特性要求是，适合于在宽温、湿范围内使用，测量精度要高；使用寿命长，稳定性好；响应速度快，湿滞回差小，重现性好；灵敏度高，线性好，温度系数小；制造工艺简单，易于
在现代工业生产过程中，利用超声波进行近距离非接触式测量越来越广泛，例如液位的测量、煤层的测厚、机器人定位、辅助视觉系统、车辆的定位与导航、汽车防撞雷达、井深及管道长度测量等方面。根据超声波纵向分辨力高、对色彩和光照度不敏感、抗电磁干扰能力强等特点，可以设计出精度较高的超声波测距系统，应用于漫反射差和有毒等恶劣环境中。但传统的超声波测距 仪由于采用固定阈值的比较器比较输出，测量精度普遍较低［１］。本文从回波信号处理的角度出发，分析了超声波回波曲线的特性，利用回波包络的峰值检测以确定回波到达时刻的方法，并介绍一种以８９Ｃ５２单片机为核心、具有自动增益控制和峰值包络检测、高精度的收发一体式超声波测距系统的硬件电路和软件设计。 １回波信号包络研究 传统的利用固定电平判断回波到达时刻的超声波测距方法存在较大误差。针对这种误差提出的可变阈值的超声波测距方法，由于干扰信号的存在，超声波测距主芯片会产生误判回波时刻的到来，从而导致测量数据不准确。 超声传感器通过压电晶片的逆效应—— —电致伸缩，在空气介质中产生超声波。测距所用超声波一般都是以间断的高压单脉冲发射，每测距一次，需要发射、接收一次。所以在测距脉冲的发射过程中，传感器晶片经历了起震、加强和衰减三种状态，并产生多个谐振周期的超声波；接收过程中，传感器晶片在多个谐振周期的超声脉冲作用下，通过压电效应在晶片两端产生起伏电压。厦门大学的童峰等研究了单脉冲发射时超声回波的起伏特性，并根据声的发射、反射理论及应用力—— —声类比，推导出了理想条件下的测距回波包络曲线方程［２］。在此理论基础上，通过大量实验，每次发射１个脉冲宽度为时间!的脉冲，来验证这种超声波回波起伏特性。图１为通过放大、带通滤波、ＡＧＣ电路以后，用Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ数字存储示波器存储得到的回波波形。 可以验证：超声回波在脉宽时间!处，电压峰值达到最大，和童峰的理论分析基本吻合，这也为本文应用在判断回波到达时刻的处理方法提供了理论和事实依据。根据上述对超声回波波形特性的分析，本文提出了一种确定回波到达时刻的思路：在接收电路中加入精密的绝对值转换电路，把回波信号的负电压翻转为正电压，然后通过检波电路，对波形进行包络，接着输入到微分电路，求出包络曲线的峰值点，再通过过零检测电路，向单片机发出外部中断信号，停止计数器计时。单片机在发射完１个脉冲后，启动内部计数器计时到外部中断触发计数器停止计时，这段时间即为超声波脉冲的渡越时间ｔ。 ２超声波测距原理及系统组成 超声波测距是借助于超声脉冲回波渡越时间法来实现的。设超声波脉冲由传感器发出到接收所经历的时间为ｔ，超声波在空气中的传播速度为ｃ，则从传感器到目标物体的距离ｄ可用下式求出： ｄ＝１ ２ ｃ?ｔ（１）从式（１）可知，只要知道超声波在空气中的传播速度ｃ，则测出传播声时ｔ就可求出传感器到目标物体的距离ｄ。本超声波测距系统原理框图如图２所示。 该系统由ＡＴＭＥＬ公司生产的ＡＴ８９Ｃ５２单片机、超声波发射电路、发射接收转换电路、接收前置放大电路、带通滤波电路、自动增益控制（ＡＧＣ）电路、绝对值变换电路、检波电路、过零检测电路、环境温度采集电路、Ｅ２ＰＲＯＭ存储电路、显示电路和超声波传感器组成。 一种高精度超声波测距系统的改进 赵海鸣，王纪婵，刘军，史春雪 （中南大学机电工程学院，湖南长沙４１００８３） 摘要：介绍一种收发一体式超声波测距系统的工作原理和系统框图，分析了超声脉冲回波的起伏特性，提出了一种利用回波包络、微分和过零检测来确定超声波回波到达时刻的方法，并详细介绍了有关的硬件电路设计。在此基础上，开发了相应的超声波测距系统的软件。 关键词：收发一体式回波起伏特性回波包络 图１超声回波波形图 ５９ 《电子技术应用》２００７年第４期本刊邮箱：ｅｔａ＠ｎｃｓｅ．ｃｏｍ．ｃｎ
高精度平面度测量方法探讨 摘要：道路工程测量是道路施工的首要工序,在整个施工过程中起桥梁和纽带作用,是各工序确保施工质量的重要依据。本文对施工控制网及放样点位的精度进行了分析,并提出加强建筑工程测量精度的相关技术措施。 关键词：道路工程测量；精度分析；施工放样；有效控制 abstract: the road engineering measurement is the way of the construction of the primary process, in the whole construction process the bridge and the link function, is each working procedure, the important basis to ensure the construction quality. in this paper, the construction control nets and the accuracy of lofting point are analyzed, and puts forward the accuracy of measurement of construction engineering related technical measures. keywords: road engineering measurement; precision analysis; construction lofting; effective control 中图分类号：tb22 文献标识码：a文章编号： 建筑施工测量的精度如何，直接关系到整个建筑工程建设的速度和工程的质量。因此对施工过程中测量作业的精度提出了较高的要求，如何能够保证道路工程施工测量的安全准确，成为目前施工单位所普遍关心的一个问题。本文主要针对这一问题，对道路工程