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基于直扩序列的多普勒无线定位技术研究

作　者: 孙博
导　师: 吴芝路
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 直扩通信技术 多普勒定位法 多普勒天线 透地传输
分类号: TN914.42
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


我国煤矿开采条件复杂,煤炭企业生产力水平整体偏低,事故发生率居高不下。在事故发生时,如何确定井下工作人员数量和位置以进行有效准确的救援,最大限度的减少人员的损失已经成为目前亟待解决的问题。因而,对于井下定位系统的研究已经迫在眉睫。然而,由于煤矿井下环境复杂,电磁波在传播过程中衰减和失真十分严重,甚至导致某些定位系统无法正常工作,相关研究工作十有限。为了解决这一问题,提高定位精度,本文提出了一种基于直接序列扩频技术和多普勒定位法的定位系统。论文首先分析了煤矿井下定位系统的国内外研究现状,讨论了目前矿井定位在实际应用中的困难和亟待解决的问题。然后,详尽分析了直接扩频通信系统的工作原理、信号特性和抗干扰能力,以及多普勒频移定位法和多普勒相位定位法的基本原理和优良特性,在此基础上有效的将多普勒定位法和直接序列扩频通信技术结合起来解决电波对地面穿透力与抗干扰能力的矛盾。同时,引入多普勒天线模拟旋转的方式,解决了天线的旋转问题,从而给出了一种具体的可实现方案。该方案稳定性好、抗干扰能力强、操作简单且易于实现,投入使用能有效的控制成本,具有较大的优越性。一旦塌方等危急情况发生,即可实现对井下发送端信号准确的测向定位及人员身份识别。最后,本文搭建了软件仿真平台,并改变相关参数对定位系统进行蒙特卡罗仿真,获得了预期的定位精度。其中,在信道建模过程中,充分考虑了大地媒质的复杂特性,并引入了隧道传输模型,以使得本文搭建的信道模型尽可能真实可信。在总结大量仿真结果的基础上,分析了不同参数对定位精度的影响,对实际工作有一定指导意义。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-13
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  8
  1.2 国内外发展现状  8-11
  1.3 本文主要工作内容  11-13
第2章 直扩通信系统及多普勒定位法原理概述  13-28
  2.1 直接扩频通信系统的研究  13-21
    2.1.1 扩频通信系统技术概况  13-14
    2.1.2 直接扩频系统工作原理  14-16
    2.1.3 直扩系统抗干扰能力分析  16-20
    2.1.4 m 码编码原理分析  20-21
  2.2 多普勒法定位原理  21-27
    2.2.1 多普勒效应  21-22
    2.2.2 多普勒频移定位法  22-24
    2.2.3 多普勒相位定位法  24-26
    2.2.4 精度分析  26-27
  2.3 本章小结  27-28
第3章 信道模型的建立及天线的选择  28-40
  3.1 透地信道岩层结构及其电磁参数分析  28-32
    3.1.1 矿井岩层的一般结构  28
    3.1.2 地层的电磁参数  28-29
    3.1.3 透地信道衰减特性分析  29-30
    3.1.4 透地信道干扰特性分析  30-32
  3.2 隧道无线数字通信信道分析  32-34
  3.3 总体信道模型的建立  34-36
  3.4 井下通信天线装置  36-39
    3.4.1 发射天线  36-38
    3.4.2 接收天线  38
    3.4.3 本课题天线的选择以及参数的计算  38-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章 多普勒无线定位系统设计及仿真结果分析  40-48
  4.1 系统方案的提出  40-41
  4.2 多普勒天线结构设计  41-43
  4.3 多普勒接收机设计  43-47
    4.3.1 两根天线的多普勒接收机分析  44-45
    4.3.2 多普勒接收机信号处理过程  45-47
  4.4 本章小结  47-48
第5章 系统仿真结果与性能分析  48-57
  5.1 定位网络及随机定位人员的产生  48
  5.2 仿真信号分析  48-52
    5.2.1 信息码相关性分析  49-50
    5.2.2 多普勒天线接收信号分析  50-51
    5.2.3 恢复出的信息码波形分析  51-52
  5.3 定位结果分析  52-56
    5.3.1 相关参数对定位精度的影响  52-55
    5.3.2 不同定位方法的精度对比  55-56
  5.4 本章小结  56-57
结论  57-58
参考文献  58-63
攻读学位期间发表的学术论文  63-65
致谢  65

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信系统（传输系统） > 跳频与扩展频谱通信系统 > 扩频通信
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