Steigerung der Ortsauflösung WLAN-basierter Entfernungsschätzungen mit Hilfe inertialer MEMS-Sensoren:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
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2014
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| adam_text | STEIGERUNG DER ORTSAUFLOESUNG
WLAN-BASIERTER ENTFERNUNGSSCHAETZUNGEN
MIT HILFE INERTIALER MEMS-SENSOREN
VON DER FAKULTAET FUER ELEKTROTECHNIK
DER HELMUT-SCHMIDT-UNIVERSITAET / UNIVERSITAET DER BUNDESWEHR HAMBURG
ZUR ERLANGUNG DES AKADEMISCHEN GRADES EINES DOKTOR-INGENIEURS
GENEHMIGTE
DISSERTATION
VORGELEGT VON
KRISTOPH KEUNECKE
AUS ENGELSKIRCHEN
HAMBURG, 2014
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 INDOOR-NAVIGATIONSVERFAHREN UND DEREN FORSCHUNGSSTAND 1
1.2 ZIEL DER ARBEIT 4
1.3 GLIEDERUNG DER ARBEIT 5
2 INERTIALE NAVIGATIONSSYSTEME 7
2.1 MEMS-SENSORKOMPONENTEN 8
2.1.1 BESCHLEUNIGUNGSSENSOR 8
2.1.2 GYROSENSOR 9
2.2 NAVIGATIONSLOESUNG 10
2.2.1 KOORDINATENSYSTEME 10
2.2.2 BEWEGUNGSDIFFERENZENGLEICHUNG 12
2.2.3 BESCHLEUNIGUNGSTRANSFORMATION 13
2.2.4 INITIALISIERUNG 15
2.3 FEHLERCHARAKTEIISTIK 15
2.3.1 DETERMINISTISCHE SENSORFEHLER 16
2.3.2 STOCHASTISCHE SENSORFEHLER 20
3 BEWEGUNGSZUSTANDSBESTIMMUNG AUTARK OPERIERENDER INS 25
3.1 DEFINITION DES SCHAETZPROBLEMS 27
3.2 ZVD-VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DES BEWEGUNGSZUSTANDES 28
3.2.1 AUSREISSERTESTS 28
3.2.2 NORMALITAETSTESTS 29
3.2.3 VERFAHREN DER ZEITREIHENANALYSE 30
3.3 KONZIPIERUNG DER ENTSCHEIDERREGELUNG 31
3.4 EVALUATION DER ZVD-VERFAHREN 33
3.4.1 REDUZIERUNG DER POSITIONSINSTABILITAET IM STILLSTAND 33
3.4.2 DETEKTION EINER BEWEGUNG NAHE DER RAUSCHGRENZE 37
3.4.3 LANGSAM AUSSCHLEICHENDE BEWEGUNG 39
3.5 BEWERTUNG DER ZVD-VERFAHREN 40
3.6 MODIFIZIERTE ZVD-VERFAHREN ZUR STEIGERUNG DER
LOKALISIERUNGSGENAUIGKEIT . . 41
3.6.1 GRSW 42
3.6.2 GRS2 43
INHALTSVERZEICHNIS
4 SCHAETZUNG DER SIGNALLAUFZEIT IN MIMO-FSHIGEN WLAN-SYSTEMEN 45
4.1 FYEQUENZSELEKTIVER INDOOR-FUNKKANAL 47
4.2 WLAN-SYSTEMARCHITEKTUR 49
4.2.1 TDOA-DIFFERENZLAUFZEITMESSUNG ANHAND VON IEEE802.IL PAKETEN . . 49
4.2.2 WLAN-PAKETSTRUKTUR AM BSP. VON IEEE802.IL N 51
4.3 VERFAHREN ZUR LAUFZEITSCHAETZUNG 52
4.3.1 KONVENTIONELLE LAUFZEITSCHAETZER 52
4.3.2 HOCHAUFLOESENDE VERFAHREN 53
4.4 CHARAKTERISIERUNG DER LAUFZEITSCHAETZER IN EINEM LD-SIMULATIONSMODELL
.... 57
4.4.1 SIMULATIONSMODELL 57
4.4.2 SIMULATIONSERGEBNISSE 58
4.5 EXPERIMENTELLE VERIFIZIERUNG DES 1 D-SIMULATIONSMODELLS GL
4.5.1 MESSAUFBAU 61
4.5.2 VERIFIKATIONSBEDINGUNGEN G2
4.5.3 MESSERGEBNISSE 62
4.6 ABSCHAETZUNG DER THEORETISCH ERZIELBAREN 2D-LOKALISIERUNGSGENAUIGKEIT
.... 64
4.6.1 LEAST-SQUARES-NAVIGATIONSSCHEMATA 65
4.6.2 SIMULATIONSMODELL 67
4.6.3 SIMULATIONSERGEBNISSE 68
4.7 OPTIMIERUNG VOU IEEE802.IL N-BASIERTER DIFFERENZLAUFZEITMESSUNG 72
4.7.1 MESSAUFBAU 73
4.7.2 MESSERGEBNISSE 74
4.8 KOMBINATION VON EMPFANGSSIGNALEN IN MIMO-FAHIGEN WLAN-SYSTEMEN ...
77
4.8.1 KOMBINATIONSVERFAHREN 77
4.8.2 SIMULATIONSMODELL 79
4.8.3 SIMULATIONSERGEBNISSE 80
4.8.4 MESSAUFBAU 81
4.8.5 MESSERGEBNISSE 83
5 WLAN-GESTUETZTE INERTIALNAVIGATION 85
5.1 WLAN-IMU-EKF-NAVIGATIONSFILTER 8G
5.1.1 LOOSELY COUPLED EKF 86
5.1.2 FEHLERDIFFERENZENGLEICHUNGEN 8G
5.1.3 ENTWURF DES NAVIGATIONSFILTERS 87
5.2 EVALUATION DES WLAN-IMU-EKF-NAVIGATIONSFILTERS 90
5.2.1 SIMULATIONSMODELL 90
5.2.2 SIMULATIONSERGEBNISSE 91
6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 95
6.1 ZUSAMMENFASSUNG 95
6.2 AUSBLICK 97
ANHANG
A LISTE DER VERWENDETEN BEZEICHNUNGEN
LITERATURVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
99
99
107
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