基于超宽带的室内定位算法研究
随着无线网络的快速发展，室内定位技术逐渐受到人们的关注。超宽带（Ultra-wideband，UWB）技术是一种新型的无线通信技术，它通过高斯脉冲来传递信息，无需载波，具有高传输速率、抗多径效应强、抗干扰能力强和低功耗低成本等特点，在复杂的环境下也可以实现高精度定位，慢慢地成为无线定位系统研究方向的一个热点。 本文首先对超宽带的定义、工作频谱范围和特点等基本概念进行简单介绍，然后从时域分析超宽带高斯脉冲波形、能量谱密度以及脉冲信号的调制方法，并对信道模型进行仿真分析，得到UWB在各个信道的传输特性。 在室内环境下，由于金属、窗户、钢筋等遮挡物的影响，UWB信号在传播过程中会出现反射、折射等现象，接收端不仅会收到直达路径信号，还会收到各种反射路径信号，所以，本文提出一种鉴别直达路径（DirectPath，DP）信号的改进算法，根据直达路径信号和反射路径信号的信道脉冲波形，制定一系列的规则来鉴别出实际的直达路径信号，由几个鉴别参数得到直达路径信号的置信度，从而得到权重公式，利用权重来减小不可靠的直达路径信号引起的误差。通过MATLAB仿真，在视距（LineofSight，LOS）场景下，鉴别成功率为95.5%，在非视距（Non-lineofSight，NLOS）场景下，鉴别成功率为92.4%，在LOS和NLOS的混合场景下，鉴别成功率为93.2%。实验表明直达路径信号的鉴别算法可以有效的识别出直达路径信号。 本文通过对接收信号强度的定位算法、信号到达时间的定位算法、信号达到时间差的定位算法和信号到达角度的定位算法来比较分析，选定信号到达时间差的定位算法作为UWB定位的基础。然后分析经典的Chan算法，接着提出一种线段近似双曲线的定位算法，结合权重公式来计算最终的定位坐标，从误差和复杂度来分析该算法的性能，简化了计算过程，降低了34%的时间复杂度。通过MATLAB仿真对比试验，该算法在静态定位中精度为14.1cm，动态定位中精度为15.3cm，具有良好的定位效果。
超宽带;鉴别算法;到达时间差;线段近似双曲线;室内定位
中国计量大学
硕士
控制工程
楼喜中;郑清水
2019
中文
TN925
2020-04-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）