基于UWB技术的ROS室内定位节点设计开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

随着机器人技术的快速发展和智能化应用场景的不断扩展，机器人在室内环境中的自主导航和定位能力变得越来越重要。

室内定位技术作为机器人实现自主导航的核心技术之一，近年来得到了广泛的关注和研究。

本选题旨在研究基于超宽带(ultra-wideband,uwb)技术的ros室内定位节点设计，旨在利用uwb技术高精度测距的特点，结合机器人操作系统(robotoperatingsystem,ros)的开源性和灵活性，开发出高精度、实时性强的室内定位系统，为室内机器人的自主导航和定位提供可靠的技术支持。

2. 本选题国内外研究状况综述

#国内外研究现状综述室内定位技术作为机器人和移动终端感知环境的重要手段，近年来成为研究热点。

其中，超宽带(uwb)技术以其高精度、抗干扰能力强等优点，在室内定位领域展现出巨大潜力。

##国内研究现状国内学者在uwb室内定位方面已开展了大量研究工作，并在系统设计、算法优化和应用开发等方面取得了一定成果。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

#本选题研究的主要内容
本课题将重点研究基于uwb技术的ros室内定位节点设计，主要内容包括以下几个方面:
1.uwb室内定位系统原理:深入研究uwb定位技术的基本原理，包括uwb信号特点、测距方法(如toa、tdoa等)以及常用定位算法(如三边定位、chan算法等)。

分析不同测距方法和定位算法的优缺点，以及在室内环境下的适用性。

2.ros系统架构与节点通信机制:深入了解ros系统架构，包括master、节点、话题、服务等核心概念。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、实验设计、仿真验证和实测评估相结合的研究方法，具体步骤如下：
1.理论研究阶段:深入研究uwb定位技术、ros系统架构和节点通信机制等相关理论知识，并阅读相关文献，了解国内外研究现状和最新进展。

2.系统设计阶段:根据研究目标和需求分析，设计uwb室内定位节点的硬件结构和软件架构。

选择合适的uwb模块、微控制器和ros版本，确定节点的功能模块和数据流程。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面:
1.基于ros的uwb定位节点设计:将uwb定位技术与ros系统相结合，设计基于ros的uwb定位节点，实现uwb数据采集、处理、定位和ros消息发布等功能，提高了系统的模块化、可移植性和可扩展性。

2.高精度定位算法研究:针对室内环境的特点，研究和优化uwb定位算法，例如基于扩展卡尔曼滤波、粒子滤波等算法，提高定位精度和稳定性。

3.多节点协同定位:研究多uwb节点协同定位技术，通过多个节点之间的数据交互和信息融合，提高定位覆盖范围和精度。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1. 陈俊, 谷雪, 冯宇. 基于uwb的室内定位技术综述[j]. 电子技术应用, 2021, 47(12): 4-8.

2. 刘洋, 孟娇, 王帅, 等. 基于uwb的室内定位技术研究[j]. 传感技术学报, 2020, 33(02): 213-220.

3. 张浩, 张力, 魏庆朝, 等. 基于uwb技术的煤矿井下精准人员定位系统[j]. 煤炭学报, 2020, 45(01): 248-256.