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基于IR-UWB的室内无线通信定位技术的研究

作　者: 吕学龙
导　师: 谢红
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 超宽带 时延估计 高分辨时延估计 非视距误差 协同定位
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 150次
引　用: 1次
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内容摘要


超宽带技术自可用于民用产品后得到业界的广泛关注。超宽带系统采用在时域发送极窄脉冲信号,频域产生相应的宽频带,可淹没在噪声中的信号形式,使得超宽带系统不论在民用还是军用都拥有广阔的应用前景。超宽带信号突出的高分辨特性和通信定位一体化的特点,使其被广泛应用于室内定位。室内环境由于物体的反射,折射或物体移动的影响,多径干扰严重,高精度定位困难。精确的定位依赖于精确的时延估计,而多径的影响会造成多径重叠,无法获取精确的首径到达时间；环境中的非视距问题也会产生时延估计的正值误差,在获得定位时延之后,定位算法大都采用原有的室外定位算法,定位精度很难满足室内定位要求。首先,超宽带脉冲信号定位的首要问题是要获得时延估计。针对室内信道环境特点,引入基于MUSIC算法的高分辨时延估计算法,提出了一种结合接收机结构算法MES-SB的改进算法,仿真结果表明在保证时延估计精度的基础上,改进算法可大幅度的减少搜索复杂度。获取的定位时延由于非视距误差的影响,会导致定位精度的下降,本文系统的对超宽带室内定位系统中非视距误差的抑制方法进行了分析。其次,高分辨估计获得的定位时延采用基于到达时间差的定位算法,定位求解采用鲁棒性较强的Taylor算法,由于非视距误差的影响,定位算法要同时考虑非视距误差抑制问题和Taylor算法的收敛性。首先提出了结合带校正因子的WLS算法的,具有非视距抑制作用的一种协同定位算法,仿真表明定位精度较高,但是复杂度较大。然后又提出另外一种复杂度较低的,同样具有非视距抑制能力的残差加权初值定位算法,仿真表明其算法精度相对上一种改进算法有所下降,但是能够基本满足室内定位的精度要求。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 选题的背景和意义  10
  1.2 超宽带信号的特点和性能比较  10-11
  1.3 国内外研究现状  11-12
  1.4 超宽带信道模型  12-13
  1.5 无线定位中的非视距误差  13-14
  1.6 适用于超宽带的定位方法  14-16
  1.7 本文研究工作及内容安排  16-17
第2章 超宽带信道模型  17-25
  2.1 IEEE802.15.4a信道模型  17-20
    2.1.1 多径衰落信道模型  17-19
    2.1.2 路径损耗模型  19
    2.1.3 小尺度衰落模型  19-20
  2.2 IEEE802.15.4a信道模型仿真  20-24
  2.3 本章小结  24-25
第3章 高分辨时延估计  25-48
  3.1 引言  25-26
  3.2 超宽带脉冲  26-29
    3.2.1 高斯脉冲的时域波形  26-27
    3.2.2 高斯脉冲的频谱  27-29
  3.3 UWB接收信号的高分辨  29-37
    3.3.1 UWB接收信号模型  30-32
    3.3.2 子空间的算法  32-37
  3.4 接收机检测基础  37-39
  3.5 高分辨时延估计的改进  39-41
  3.6 仿真及分析  41-47
  3.7 本章小结  47-48
第4章 定位技术中的非视距误差  48-54
  4.1 非视距误差的信号模型  48
  4.2 非视距误差的经典处理方法  48-53
    4.2.1 蜂窝网络中的非视距误差  49-50
    4.2.2 室内超宽带定位中的非视距误差  50-53
  4.3 超宽带室内定位非视距抑制算法的改进  53
  4.4 本章小结  53-54
第5章 室内超宽带定位技术  54-67
  5.1 超宽带定位算法  54-56
  5.2 Taylor递归算法  56-57
  5.3 抑制NLOS误差的定位算法  57-61
    5.3.1 Chan算法  58
    5.3.2 带校正因子的Chan算法  58-59
    5.3.3 改进的非视距环境下基于校正因子的协同定位算法  59-60
    5.3.4 改进的残差加权初值估计算法  60-61
  5.4 室内超宽带抑制非视距误差的定位算法的仿真  61-66
    5.4.1 改进的协同定位算法  61-64
    5.4.2 改进的残差加权初值定位算法  64-66
  5.5 本章小结  66-67
结论  67-69
参考文献  69-78
攻读硕士学位期间发表的论文  78-79
致谢  79

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 无线电中继通信、微波通信
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