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基于UWB的定位方法研究

蔡红  
【摘要】:近年来,位置服务产业发展迅猛,并在物联网、智慧城市建设、救灾减灾等诸多领域有着广阔的市场空间。当前,全球定位系统(Global Positioning System, GPS)已解决了室外定位问题,而对于GPS无法覆盖的室内环境,实现高精度定位依然面临着极大挑战。超宽带(Ultra-Wideband, UWB)技术具有穿透能力强、测距精度高、抗多径能力强等优点,是实现高精度定位的关键技术。本文研究了基于超宽带的定位方法,讨论了超宽带定位技术的研究现状及仍需解决的问题,针对室内多径信道提出了两种改进的时延估计(Time of Arrival,TOA)算法,并给出了仿真分析,从理论上证明了算法的有效性。另外,本论文针对无线传感网中参考节点覆盖率不足的场景,提出了两种高效的协作定位方法,所提方法改善定位性能的同时实现了网络中能量、信息的有效管理。其主要贡献如下: 首先,本论文针对适于UWB测距的TOA估计算法,分析了现有TOA估计算法的不足以及制约TOA估计精度的关键因素,探讨了接收信号的特征,提出了基于校验窗的TOA估计算法和基于误差特征的TOA估计算法。不同于传统TOA估计算法,各个能量样本独立判决,基于校验窗的TOA估计算法充分利用了信号样本在时间维度上的相关性,通过多个能量样本联合检测提高了估计精度,因此该算法可以用于改善其它TOA估计算法,是一种通用的TOA改进技术。基于误差特征的TOA估计算法则从另外一个角度考虑,分析了阈值和检测误差之间的关系,建立了误差类型函数,通过误差类型函数自适应调整阈值,与传统TOA估计算法不同的是,该算法不需要先验信道状态信息(Channel State Information, CSI),采用了基于判决反馈的自适应阈值,有良好的抗干扰性能。 此外,本论文针对网络定位的实施问题做了进一步讨论,重点研究了协作定位技术。众所周知,协作定位很好的解决了参考节点覆盖率不足的问题,但当前协作定位由于复杂度过高、节点能耗大等问题受到应用限制。本论文将协作定位分解为定位估计和信息控制两个子模块,提出了基于引导渗流控制信息传播的协作定位方案,在引导渗流的控制作用下,只有满足激活条件的节点可以实施位置估计和位置信息广播,因此,所提方案实现了能量管理和信息管理。同时,由于所提方案减少了误差信息的传播,提高了定位性能。 最后,本论文将引导渗流的思路扩展至贝叶斯网络定位,提出了基于分层的非参数置信度传播(Nonparametric Belief Propagation, NBP)定位算法。论文重新构架了基于引导渗流定位问题的图模型,形成了分层的图模型,设计了基于分层图模型的消息传播准则,给出了相应的用于实现的基于分层的NBP定位算法。仿真结果验证了所提算法的有效性。传统的协作定位算法中,由于各个节点都广播位置信息,且消息不受控制的传播,导致各节点位置估计收敛速度很慢甚至无法收敛,所提算法通过控制节点状态以及消息传播,形成了有序的流动状态,使得消息总是从置信度高的节点流向置信度低的节点,因此,有效实现了能量管理,抑制了误差传播现象。


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19 曹瑞;包空军;;超宽带技术的优势及其应用定位[J];科技信息(科学教研);2008年04期
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1 曹艳浏;高斌;高攸纲;甘捷;;有关超宽带技术中的一些问题[A];第十五届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2005年
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1 ;美国研究超宽带技术应用[N];人民邮电;2000年
2 晓涛、昊天编译;超宽带:比蓝牙更优越[N];计算机世界;2004年
3 晓竹;超宽带技术有望走进美国百姓家[N];人民邮电;2002年
4 杨建波;超宽带有多“宽”[N];河北日报;2002年
5 ;蓝牙欲借助UWB提高带宽[N];计算机世界;2005年
6 ;超宽带技术还有一段路要走[N];人民邮电;2004年
7 ;摩托罗拉超宽带芯片实现极高数据传输速率[N];中国电子报;2004年
8 信息产业部电信研究院通信信息研究所 李珊;超宽带技术蛰伏 市场前景可期[N];通信信息报;2004年
9 本报驻华盛顿记者 张孟军;超宽带技术成新宠[N];科技日报;2002年
10 东南大学移动通信国家重点实验室 毕光国;短距离无线传输新宠—UWB[N];计算机世界;2004年
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