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通用室內定位框架之研究

為了解決uwb晶片廠商的問題，作者戴瑋德 這樣論述：

本論文研究通用室內定位框架，可以依據不同的場域應用，彈性替換無線通訊技術中的感測層裝置、網路傳輸層裝置、以及其中的微控制器(MCU)。 現今室內定位系統結合無線通訊技術解決了GPS受到建築物遮蔽的限制，可以安裝於特殊的環境條件中，準確地針對特定人或物進行定位，是物聯網(Internet of Things, IoT)中非常重要的一環。然而，目前這些無線通訊技術並不容易依據情境與環境需求來實現，例如應用場域中感測距離的改變，來更換通訊模組或是微控制器，不同通訊模組之間也不容易進行整合，無法建構一個可以隨著場域應用變換的彈性系統。 本論文定義一個室內定位系統框架，用以建立一個

系統開發工具(SDK)的雛形，在環境與場域應用變更時，不需要全部重新撰寫程式，只需要在既有的框架下修改部分程式，就可以實現不同場域的室內定位應用。由於，目前看到的各種無線通訊模組，其與微控制器的介面主要以UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)為主，所以在本框架中只要替換各家不同微控制器的UART設定或API就可以替換無線通訊模組。因此在本框架中，我們利用C語言的技巧把UART設定或者相關API定義在不同的標頭檔(Header File)中，方便設計者更換模組與MCU。在定位系統本身的通訊協定相關的參數方面，本論文將它們分為可變與固定兩

大類，也定義在標頭檔中，變更場域時，只要更新這些標頭檔內的參數，即可保有室內定位的定位效果及穩定性。 本論文實驗中，可互相替換的無線通訊模組有Sub-GHz ASK (315MHz、433.92MHz)、LoRa(915MHz)、Wi-Fi，可互相替換的微控制器有Microchip的微控制器晶片(PIC18F26K22)以及STC的微控制器晶片(STC15W204S)，證明所提出的室內定位框架的彈性及實用性。目前團隊開發的Sub-GHz結合Wi-Fi的室內定位系統，已於協力廠商的公司內部環境進行實驗測試，將應用於醫療照護及工業廠房等環境。

使用超寬頻無線測距與運動感測器之輪型機器人同步定位與建圖

為了解決uwb晶片廠商的問題，作者張博詠 這樣論述：

隨著科技的進步，人力資源成本的提高，自動化設備、智慧型機器人的應用早已成為各家廠商、公司的研發重要方向之一，而其中室內機器人的應用如:家庭清掃、老人照護、居家保全、人機互動等是最為常見，但由於室內環境多樣性高且不固定，現今多數室內機器人都是以閃避障礙的方式來隨機移動，難以有更多元、高階的應用。本篇論文將以輪型機器人為實驗載具，基於載具運動模型推導其狀態方程式，使用馬達編碼器及慣性感測器之量測資訊來做航位推算(Dead reckoning)，以估測自身位置。此外使用超寬頻無線感測器網路(WSN)模組來測得機器人與環境相對應距離，將其量測值用最小平方法遞迴運算(RLS)可得載具在環境之相對位置。

我們使用擴展式卡爾曼濾波器(EKF)整合所有感測器資料，藉此可以有效減少狀態方程所造成的累積誤差，此外建立無線測距量測值的挑選機制，剔除誤差過大之量測而得到較佳的修正量及位置，最後利用同步定位與建圖(SLAM)的概念來建立環境特徵位置。本論文使用之無線測距模組為DecaWave公司所推出之TREK1000 Evaluation Kit，搭配其公司DW1000晶片的超寬頻(UWB)技術應用，可說是目前極為精準之無線定位模組，我們將在室外及室內分別做定位實驗以測試其性能表現。