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《海南大学》 2017年
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UWB无线信道模型及其定位技术探究

张桀  
【摘要】:随着人工智能时代的来临,机器人对自主导航与定位技术有着迫切的需求,行业对人员、车辆等进行室内定位的场景在不断增多,人们对室内定位的精度要求也在持续增强。国内外的学术界和工程界,针对不同的产品定位,开发了基于蓝牙、无线WIFI、GPS、超宽带等多项定位技术,这些技术在适用范围、定位精度等方面有较大的差别。其中,在室内定位领域,超宽带(Ultra Wideband,UWB)技术不仅可以达到较高的定位精度,而且实时性良好。凭借诸多优点,超宽带技术在室内定位领域独树一帜。在本论文中,主要在超宽带技术领域的信道模型,接收机以及定位算法等方面,开展了一些基础性的研究工作,这些将为进一步开发精确度高,实时性好,可跨区的室内定位系统提供一定的理论基础。本文的主要研究内容如下:(1)首先分别研究几种常见的室内信道模型,包括泊松模型,修正的泊松模型;同时对IEEE 802.15.3a推荐的四种超宽带信道模型的传播特性进行MATLAB仿真分析,分析信道模型的连续信道冲激响应,离散信道冲激响应,冲激响应的功率延迟分布;比较其多径传输的能量高低,在此基础上对结果进行统计分析,了解其优缺点。对IEEE 802.15.4a的多种信道模型进行MATLAB仿真分析,通过各项参数指标分析与实际信道环境拟合的程度,在理论上可以选择适应性更强的信道模型。针对IEEE 802.15.3a和IEEE 802.15.4a作比较,分析IEEE 802.15.4a模型对后续开发的现实意义。(2)在超宽带系统的接收机部分采用RAKE技术接收多径能量,分析几种常见RAKE方案,在IEEE 802.15.3a信道的4种环境情形下,通过MATLAB对SRAKE,PRAKE,ARAKE的误码率/信噪比曲线进行仿真分析,得出最佳接收机方案。(3)分别介绍传统的定位算法例如AOA,TOA,TDOA等技术,对到达时间TOA和到达时间差TDOA算法分别提出一种联合改进算法,从而达到减小定位误差、平滑定位轨迹的目的;通过MATLAB仿真分析具体的数值型指标,并与标准算法比较其定位精度,验证改进算法的可行性。
【学位授予单位】:海南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN925

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