基于物联网的UWB高精度定位技术的研究
这是一篇关于室内定位,UWB,TDOA,无际卡尔曼滤波,DWM1001的论文, 主要内容为为协助智慧园区建立一个综合管理平台来实现信息集成和共享,采用超宽带技术和室内定位技术实现对园区内部人员、物资和设备的实时监测,提高园区内部的管理水平。本论文结合物联网技术,对三维定位模型进行研究,实现位置信息采集入网终端设计,并完成位置实时监测云平台的设计,可实时监测位置信息。本论文主要研究内容如下:(1)对超宽带定位模型进行研究,实现三维定位模型的研究与仿真。研究Fang和无迹卡尔曼滤波综合算法,并通过Matlab实验验证定位精度。(2)完成位置信息采集终端的设计。该终端以XR-50A模块为主控核心,UWB模块使用DWM1001,完成基本电路设计以及各模块工作的程序设计,实现位置信息的采集与基于物联网网络层的数据上传入网的逻辑实现。(3)完成基于物联网应用层的位置实时监测云平台的设计。对云平台系统进行需求分析,最终决定采用B/S架构;后端负责系统内部的各种逻辑处理和数据库存储,使用Spring Boot框架完成后端设计,使用My Sql数据库存储数据,该系统提供了用户管理、设备管理、地图管理和位置信息显示等功能;前端使用Java Script、CSS、HTML等语言设计完成,实现系统信息的可视化。通过对系统的功能模块和定位效果的测试,验证了本文设计方案的可行性,实现了对位置信息的实时采集和动态监测。
基于音视频流处理技术的会议室管理平台的研究与实现
这是一篇关于会议室管理,微服务治理,音视频流,声源定位,SRP-PHAT-SSC,TDOA,RTMP,流媒体服务器的论文, 主要内容为随着信息化社会的发展,作为正式沟通场所的会议室数量也逐步增多。信息化会议室管理系统的出现是为了解决会议室难以管理的问题,以减少人力管理成本和简化会议预约等流程。然而,目前大多数公司或学校的会议室管理系统只有信息化数据的处理,无法对会议过程进行有效还原。随着音视频技术的发展,多媒体技术已经完全融入了我们的生活中,视频和图片能够对场景进行高度还原。本文通过音视频流处理技术对于每一场会议进行自动录制保存,以便在后续的回顾、分享与宣传上给观看者最直观的感受,通过小型麦克风阵列进行三维层面的室内声源实时定位和摄像头角度控制,让与会者能够全身心投入到会议中,使得会议空间更具人性化和智能化。同时,本文搭建了会议室管理平台,用于提供会议室管理、会议预订和审批、监控等功能,形成一个功能较为完善的会议室管理平台。本文的主要工作概括如下:(1)根据基于音视频流的Web平台需求,对硬件和软件的总体架构进行了分析与设计。使用前后端分离的开发模式,后端使用微服务架构,并提供微服务治理模块。(2)针对SRP-PHAT-SSC声源定位算法实时性不高的问题,提出了一种与TDOA高实时性定位算法组合的改进算法,根据仿真结果,改进算法在实时性和鲁棒性方面都有了提升。由于实际会议室场景中的信噪比低、麦克风位置不准确带来误差,对定位计算改进了处理流程,并在实际场景中做了验证。(3)针对摄像头的连接数极少和RTSP视频流在Web端不易播放的问题,对摄像头原始的流媒体传输协议进行了转码操作,使用RTMP协议传输,选择并搭建了轻量级的流媒体服务器,实现了Web端的直播和点播播放器。对Nginx流媒体直播服务器进行了性能测试与分析。(4)对会议室管理平台的业务进行了需求分析,设计并实现了系统的数据库和业务模块,将硬件调用与Matlab计算融入进Web平台,完成了Web端的开发和服务器部署,并进行了性能测试。研究结果表明,本文的硬件架构设计可以满足单个会议室内的声源定位和自动录制;改进的定位计算使得SRP-PHAT-SSC算法的鲁棒性、实时性和准确率得到了提高;当流媒体服务器的并发连接数为809时,可以稳定保持连接状态,75分钟之后仍然可以稳定发送和接收数据,软件平台在1000个并发连接数的情况下可以保持稳定快速的访问;通过系统的业务分析,展示了本文平台的方便性,可在一定程度上节省对会议室的管理成本。
基于麦克风阵列的声源定位系统的研究与实现
这是一篇关于麦克风阵列,声源定位,TDOA,时延算法,ZYNQ的论文, 主要内容为近年来,得益于语音交互市场的快速发展,麦克风阵列声源定位技术逐渐成为研究热点。麦克风阵列声源定位技术是实现语音增强、滤除噪声的有力手段,并被广泛应用于智能家居、会议系统和工业检测噪音等各大领域。但当前的定位系统大多基于PC机完成数据处理和位置解算,体积大、集成度低,并且系统的应用环境常常存在噪声和混响,传统定位算法还有待改善。针对这些问题,本文提出了基于小型麦克风阵列和ZYNQ开发平台的声源定位方案,定位算法基于先进行时延值估计,后进行位置估计的TDOA双步定位法并做改进,本文所做的主要工作如下:(1)从理论上阐述语音信号的处理方法并对影响麦克风阵列性能的参数进行仿真分析。对语音分帧、加窗和活动性检测方法进行阐述,为后续使用算法处理语音信号提供理论基础。接着采用CBF算法对影响阵列性能的因素进行仿真分析,为阵列的设计提供思路。(2)针对传统时延估计算法在混响和低信噪比环境下性能较差的问题,提出了一种改进时延估计算法。首先建立IMAGE混响模型,对传统时延估计算法的常见加权函数进行仿真,并提出了基于PHAT加权和二次互相关算法相结合的改进时延估计算法。在IMAGE混响模型中的仿真结果表明,改进时延估计算法在混响和低信噪比环境下的时延估计均方根误差要低于传统算法。(3)针对TDOA算法在位置估计时时延误差容易被放大的问题,基于最小二乘法设计了一种位置估计算法。本文首先建立了多基线定位模型并确定了麦克风阵列的几何结构,接着推导出位置参数与时延估计值以及时延估计误差间的方程组,并基于最小二乘法设计迭代算法。最后对定位算法的均方误差与克拉美罗下界(Cramer-Rao Lower Bound,CRLB)进行推导,证明了角度估计精度接近CRLB。(4)基于ZYNQ开发平台完成对声源定位系统的设计与实现。首先对麦克风阵列及其接口进行硬件设计,接着在PL部分设计实现多路数据的处理和时延值估计,为了将时延值送入PS部分进行角度计算,对PL与PS部分的通信系统进行设计实现,最后在PS部分实现定位算法并输出定位结果。声源定位系统的测试结果表明,系统完成单次定位的平均耗时为23.47 ms,在3 m距离内的方位角与俯仰角平均绝对误差不超过3°,满足参数指标要求,并对比相关文献,验证了定位系统在定位实时性和精度上的优势。
基于物联网的UWB高精度定位技术的研究
这是一篇关于室内定位,UWB,TDOA,无际卡尔曼滤波,DWM1001的论文, 主要内容为为协助智慧园区建立一个综合管理平台来实现信息集成和共享,采用超宽带技术和室内定位技术实现对园区内部人员、物资和设备的实时监测,提高园区内部的管理水平。本论文结合物联网技术,对三维定位模型进行研究,实现位置信息采集入网终端设计,并完成位置实时监测云平台的设计,可实时监测位置信息。本论文主要研究内容如下:(1)对超宽带定位模型进行研究,实现三维定位模型的研究与仿真。研究Fang和无迹卡尔曼滤波综合算法,并通过Matlab实验验证定位精度。(2)完成位置信息采集终端的设计。该终端以XR-50A模块为主控核心,UWB模块使用DWM1001,完成基本电路设计以及各模块工作的程序设计,实现位置信息的采集与基于物联网网络层的数据上传入网的逻辑实现。(3)完成基于物联网应用层的位置实时监测云平台的设计。对云平台系统进行需求分析,最终决定采用B/S架构;后端负责系统内部的各种逻辑处理和数据库存储,使用Spring Boot框架完成后端设计,使用My Sql数据库存储数据,该系统提供了用户管理、设备管理、地图管理和位置信息显示等功能;前端使用Java Script、CSS、HTML等语言设计完成,实现系统信息的可视化。通过对系统的功能模块和定位效果的测试,验证了本文设计方案的可行性,实现了对位置信息的实时采集和动态监测。
基于物联网的UWB高精度定位技术的研究
这是一篇关于室内定位,UWB,TDOA,无际卡尔曼滤波,DWM1001的论文, 主要内容为为协助智慧园区建立一个综合管理平台来实现信息集成和共享,采用超宽带技术和室内定位技术实现对园区内部人员、物资和设备的实时监测,提高园区内部的管理水平。本论文结合物联网技术,对三维定位模型进行研究,实现位置信息采集入网终端设计,并完成位置实时监测云平台的设计,可实时监测位置信息。本论文主要研究内容如下:(1)对超宽带定位模型进行研究,实现三维定位模型的研究与仿真。研究Fang和无迹卡尔曼滤波综合算法,并通过Matlab实验验证定位精度。(2)完成位置信息采集终端的设计。该终端以XR-50A模块为主控核心,UWB模块使用DWM1001,完成基本电路设计以及各模块工作的程序设计,实现位置信息的采集与基于物联网网络层的数据上传入网的逻辑实现。(3)完成基于物联网应用层的位置实时监测云平台的设计。对云平台系统进行需求分析,最终决定采用B/S架构;后端负责系统内部的各种逻辑处理和数据库存储,使用Spring Boot框架完成后端设计,使用My Sql数据库存储数据,该系统提供了用户管理、设备管理、地图管理和位置信息显示等功能;前端使用Java Script、CSS、HTML等语言设计完成,实现系统信息的可视化。通过对系统的功能模块和定位效果的测试,验证了本文设计方案的可行性,实现了对位置信息的实时采集和动态监测。
基于麦克风阵列的声源定位系统的研究与实现
这是一篇关于麦克风阵列,声源定位,TDOA,时延算法,ZYNQ的论文, 主要内容为近年来,得益于语音交互市场的快速发展,麦克风阵列声源定位技术逐渐成为研究热点。麦克风阵列声源定位技术是实现语音增强、滤除噪声的有力手段,并被广泛应用于智能家居、会议系统和工业检测噪音等各大领域。但当前的定位系统大多基于PC机完成数据处理和位置解算,体积大、集成度低,并且系统的应用环境常常存在噪声和混响,传统定位算法还有待改善。针对这些问题,本文提出了基于小型麦克风阵列和ZYNQ开发平台的声源定位方案,定位算法基于先进行时延值估计,后进行位置估计的TDOA双步定位法并做改进,本文所做的主要工作如下:(1)从理论上阐述语音信号的处理方法并对影响麦克风阵列性能的参数进行仿真分析。对语音分帧、加窗和活动性检测方法进行阐述,为后续使用算法处理语音信号提供理论基础。接着采用CBF算法对影响阵列性能的因素进行仿真分析,为阵列的设计提供思路。(2)针对传统时延估计算法在混响和低信噪比环境下性能较差的问题,提出了一种改进时延估计算法。首先建立IMAGE混响模型,对传统时延估计算法的常见加权函数进行仿真,并提出了基于PHAT加权和二次互相关算法相结合的改进时延估计算法。在IMAGE混响模型中的仿真结果表明,改进时延估计算法在混响和低信噪比环境下的时延估计均方根误差要低于传统算法。(3)针对TDOA算法在位置估计时时延误差容易被放大的问题,基于最小二乘法设计了一种位置估计算法。本文首先建立了多基线定位模型并确定了麦克风阵列的几何结构,接着推导出位置参数与时延估计值以及时延估计误差间的方程组,并基于最小二乘法设计迭代算法。最后对定位算法的均方误差与克拉美罗下界(Cramer-Rao Lower Bound,CRLB)进行推导,证明了角度估计精度接近CRLB。(4)基于ZYNQ开发平台完成对声源定位系统的设计与实现。首先对麦克风阵列及其接口进行硬件设计,接着在PL部分设计实现多路数据的处理和时延值估计,为了将时延值送入PS部分进行角度计算,对PL与PS部分的通信系统进行设计实现,最后在PS部分实现定位算法并输出定位结果。声源定位系统的测试结果表明,系统完成单次定位的平均耗时为23.47 ms,在3 m距离内的方位角与俯仰角平均绝对误差不超过3°,满足参数指标要求,并对比相关文献,验证了定位系统在定位实时性和精度上的优势。
基于超宽带的室内高密度移动定位系统
这是一篇关于UWB,TDOA,室内定位,嵌入式系统的论文, 主要内容为近些年来,人们对GPS信号无法覆盖的室内环境如地下停车场、医院、养老院、仓库、监狱中的位置信息需求越来越大,这类场合用户密度大、对定位精度要求高,发展高密度、高精度的室内定位技术将有助于改善现有的基于位置的服务中室内位置信息缺失的局面。超宽带(UWB)技术因其高分辨率的时间戳、丰富的宽带资源为高精度、高密度的室内定位系统的实现提供了基础,本文使用有线时钟同步的上行到达时间差(TDOA)定位机制,设计并实现基于超宽带的室内高密度移动定位系统。提出包括用户层、锚节点层、定位服务层的三层式拓扑结构,用户层和锚节点层创新性的采用上行通道为UWB、下行通道为低频(LF)的双向通信方式,节约了一次定位用户层所需的带宽和能耗,实现了用户层的低功耗和高密度;定位服务层通过高效稳定的以太网总线收集锚节点层路由转发的定位信息,并解算显示用户层所有目标的位置。本文主要工作包括以下几点:(1)针对高密度、高精度的室内定位技术的应用需求,提出本论文的系统拓扑结构、硬件总体方案以及定位服务器的架构。(2)通过分析TDOA定位系统中影响定位精度的因素,结合UWB收发器DW1000的资源,提出一种复杂度低的基于超宽带帧的脉冲信道响应采样特征值的非视距(NLOS)传输检测算法、一种同步误差学习算法和一种TDOA坐标求解算法。(3)完成系统用户层和锚节点层中的标签节点、锚节点及同步时钟控制器的硬件设计和调试,对各个功能模块进行了芯片选型和电路设计,并实现UWB收发和射频放大功能、超宽带时间同步功能、LF通信功能、以太网通信功能以及USB通信功能。(4)完成锚节点和同步时钟控制器的基于FreeRTOS操作系统的多线程结构和标签节点的前后台嵌入式软件的编写,开发基于.Net框架的多线程定位服务器程序。本文开发了一套高精度、高密度的室内定位系统,经实测,该系统性能稳定、UWB通信距离较远,定位精度较高、能支持较高密度移动标签节点,满足了应用需求并具备推广价值。
本文内容包括但不限于文字、数据、图表及超链接等)均来源于该信息及资料的相关主题。发布者:代码导航 ,原文地址:https://m.bishedaima.com/lunwen/48803.html