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1、分类号分类号 密级密级 U U D D C C 编号编号 本科毕业论文（设计）本科毕业论文（设计）题题 目目 超声波室内定位系统设计与实现超声波室内定位系统设计与实现 院院 （系）（系） 专专 业业 年年 级级 学生姓名学生姓名 学学 号号 指导教师指导教师 I 第页学位学位论论文原文原创创性声明性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名： 日期： 年 月 日学位学位论论文版文版权权使用授使用授权书权书
2、本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密 ，在_年解密后适用本授权书。2、不保密 。学位论文作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日目目 录录II 第页内容摘要.1关键词.1Abstract.1Key words.11.绪论 .21.1选题的背景和研究意义.21.2选题的研究现状.31.3本文的研究工作.4
3、1.4本文结构.52.超声波定位系统原理 .52.1 超声波与超声波传感器 .52.2 超声波的定位原理 .83.系统硬件设计 .103.1 系统空间分布图 .103.2 移动节点 .103.3 固定节点 .134.系统软件设计 .144.1 系统总体软件流程 .144.2 移动节点软件流程 .174.3 固定节点软件流程 .205. 实验分析.215.1 射频发射距离测试 .215.2 超声波发射距离测试 .225.3 系统整体测试.246. 结果与展望.256.1 系统实物图 .256.2 小结与展望 .27参考文献.29III 第页致 谢.301 第页内容摘要内容摘要：随着超声波测距精度
4、的不断提高，超声波定位技术也发展得日趋成熟，并且在工业、农业、医学、食品加工等各个领域得到了广泛的应用。通过对比几种常用的超声波测距方法，融合射频技术和超声波技术，设计并实现了一种新的超声波室内定位系统。系统以超低功耗的 MSP430 单片机作为主控芯片，由三个悬挂在空中固定位置处的节点和一个在地面二维直角坐标系中移动的节点组成。文章介绍了系统的基本定位原理和整体设计思路，详细阐述了系统的硬件设计方法，分析了系统各部分的软件流程并给出了主要程序。最后，通过实际实验测试并对测试结果进行分析，得到了系统各个模块的性能指标和整体定位精度，并且提供了各部分的实物图。关键词关键词：超声波 定位 射频 M
5、SP430AbstractAbstract: With the continuous improvement of the ultrasonic distance measuring accuracy, ultrasonic positioning technology is developing more and more mature and being widely used in various fields like industry, agriculture, medicine, food processing and so on. By comparing several com
6、monly used methods of ultrasonic distance measurement , integrating of RF technology and ultrasonic technology, the writer designed and implemented a new ultrasonic indoor positioning system. System use the MSP430 ultra-low power single-chip microcomputer as the master chip, consists of three nodes
7、which flying in the air of fixed positions and a node which moving in the two-dimensional Cartesian coordinate system on the ground. This paper describes the basic positioning principle and the overall design concept, details systems hardware design method, analysises the software process of each pa
8、rt of the system and gives the main procedures.Finally, through the experimental test and analysis of the testing results, gives each modules performance indicators and overall positioning accuracy, and provides physical figures of each part of the system.2 第页KeyKey wordswords：Ultrasonic Positioning
9、 Radio-Frequency MSP4301.1. 绪论绪论1.11.1选题的背景和研究意义选题的背景和研究意义随着数据业务和多媒体业务的快速增加，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室内环境，如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境中，常常需要确定各种设施与物品在室内的位置信息。但是受定位时间、定位精度以及复杂室内环境等条件的限制，比较完善的定位技术目前还无法很好地利用。因此，专家学者提出了许多室内定位技术解决方案，如 GPS 技术、红外线技术、蓝牙技术、射频识别技术、超宽带技术、Wi-Fi 技术、ZigBee 技术、超声波技术等等。GPS 技术：GPS 是目
10、前应用最为广泛的定位技术，利用 GPS 进行定位的优势是卫星有效覆盖范围大，且定位导航信号免费。缺点是定位信号到达地面时较弱，不能穿透建筑物，而且定位器终端的成本较高。 红外线技术：红外线定位技术虽然具有相对较高的室内定位精度，但是只能在直线视距内传播、传输距离较短，而且容易被荧光灯或者房间内的灯光干扰，在精确定位上有局限性。蓝牙技术：蓝牙技术最大的优点是设备体积小、易于集成在 PDA、PC以及手机中，采用该技术作室内短距离定位时容易发现设备且信号传输不受视距的影响。其不足在于蓝牙器件和设备的价格比较昂贵，而且对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大。射频识别技术：射频识别技术可以在几毫秒内得到厘米级定位精度的信息，且传输范围很大，体积较小、成本较低，同时由于其非接触和非视距等优点，可望成为优选的室内定位技术。然而，由于射频标识的作用距离近，不具有通信能力，而且不便于
