室内定位感知系统的设计与实现

摘要

随着计算机以及嵌入式技术的发展，人们进入了普适计算时代。在普适计算时代，人们可以获得随时随地的服务。为了实现普适计算的目的，关键是获得用户的位置信息。室外定位技术已经相当成熟，例如：GPS定位、手机定位、伽利略卫星导航定位等，它们能够很好地满足室外定位的要求，但是由于室内环境的复杂性，室外定位技术很难应用到室内。随着信息技术的发展，人们迫切需要室内定位。 本文设计了一种基于超声波传感器和射频技术相结合的室内定位感知系统。超声波定位技术具有定位精度高、电路结构简单、成本较低等各种优点，因而在测距以及定位系统中得到了广泛的应用。论文详细论述了该系统的设计原理、总体设计方案，包括硬件、软件、通信接口、算法设计，以及开发过程中需要的各种软硬件工具。整个系统分为控制电路、超声波收发电路、射频信号收发电路、通信接口电路等部分，对各个硬件部分都给出了原理图并进行了分析。定位系统的程序是采用C语言编写的，使用TOA( Time of Arrival)测距定位算法。论文设计了系统的电路板，并进行了实验验证。 实现室内定位，关键是为人们提供更好的服务，最后提出了几个应用室内定位感知系统的实例。通过定位感知系统得到位置信息，将其用于家庭中灯光的控制，老人和小孩的照护以及家庭中各种家电的控制。

目录

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第一章 绪论

1.1普适计算概述

1.2室内定位感知研究现状

1.3室内定位感知的研究意义

1.4本文主要研究内容及章节安排

第二章 室内定位感知理论

2.1室内定位感知概述

2.2室内定位感知技术

2.3室内定位感知算法

2.4室内定位感知要求

2.5超声波以及射频原理

2.6软件开发平台及开发工具

2.7本章小结

第三章 室内定位感知系统的设计

3.1室内定位感知系统的结构

3.2位置计算方法

3.3室内定位感知系统硬件

3.3.1超声波发射电路

3.3.2超声波接收电路

3.3.3射频发射电路

3.3.4射频接收电路

3.3.5串行通信接口电路

3.3.6总控制电路

3.4室内定位感知系统软件

3.4.1LCD驱动

3.4.2射频发射接收

3.4.3超声波发射接收

3.4.4通信设计

3.4.5上位机程序

3.5本章小结

第四章 室内定位感知系统的实现

4.1上位机软件

4.2接收节点

4.3控制节点

4.4发射节点

4.4烧写软件设置

4.5实验结果

4.6误差及结论分析

4.7系统的特点

4.8本章小结

第五章 室内定位感知系统的应用

5.1灯光调节控制

5.1.1位置感知

5.1.2数据库设计

5.2家庭照护

5.2.1家庭照护系统的结构

5.2.2服务器功能设计

5.3智慧型家电控制

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2下一步工作

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢