基于UWB信号时延估计的无线定位技术研究

【摘要】： 超宽带系统具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。因此,超宽带技术可以应用于物体以及人的定位跟踪与导航,且能提供十分精确的定位精度。 本文在总结和分析传统定位方法的基础上,针对UWB定位系统中的共性问题,以二维定位系统为平台开展了对UWB信号高精度定位算法研究,本文的主要内容包括 (1)详细阐述UWB定位技术的研究现状和技术原理。 (2)对传统的无线定位方法进行细致的研究,并将高阶累积量方法应用到UWB定位系统中。 (3)提出基于传播算子方法的UWB信号时延参数估计。 (4)提出基于矩阵束(MP,Matrix pencil)方法的UWB信号TOA估计算法,并将该方法应用的目标定位当中。 (5)提出基于矩阵束方法的UWB信号TOA/DOA联合估计算法,并给出一种基于此方法的定位方案。 (6)对UWB在月球车上的应用进行了简单概述,并结合本文所提方法,提出一种基于信标的月球车漫游车定位跟踪方法。 研究表明:基于时间估计的定位算法最适合UWB信号无线定位;传统的相关方法由于分辨率低,虽然结构简单,但不适合UWB信号时延估计;高阶累积量方法对高斯噪声和低密度多径环境下能够精确估计UWB信号的时延,但对于UWB实际传播的密集多径环境并不适合;本文提出的三种方法能够精确估计UWB信号的多径时延,适合定位应用;提出的月球漫游车定位跟踪方法在理论上可行,为月球车定位提供了有益的补充。