脈沖超寬帶系統(tǒng)測(cè)距定位及誤差校正算法研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)作為一個(gè)新興的技術(shù)領(lǐng)域,有著廣泛的應(yīng)用前景,而傳感器節(jié)點(diǎn)間的測(cè)距定位技術(shù)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的前提基礎(chǔ),因此也得到了越來(lái)越多的學(xué)者對(duì)其進(jìn)行研究。針對(duì)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用特點(diǎn),考慮到超寬帶(Ultra Wide Band,UWB)系統(tǒng)功耗低、硬件復(fù)雜度低、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn),本文選定利用超寬帶技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)距和定位。同時(shí),針對(duì)非視距下測(cè)距結(jié)果誤差較大的不足,本文還研究了基于SV

2、R的誤差校正校正技術(shù)。具體來(lái)講,本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先,針對(duì)WSN應(yīng)用特點(diǎn)和要求,本文引入了UWB技術(shù),并且仿真產(chǎn)生了UWB信號(hào)、超寬帶傳輸信道。分析了超寬帶信號(hào)在產(chǎn)生、傳播、接收中遇到的問題后,本文進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。通過(guò)仿真我們發(fā)現(xiàn)了超寬帶信道擁有密集多徑的特點(diǎn),尤其在非視距信道下,多徑時(shí)延表現(xiàn)非常明顯。
　　第二,分析了現(xiàn)有測(cè)距體制中常用到的幾種算法,包括MES算法、TC算法等,針對(duì)接收到的超寬信號(hào)特點(diǎn),本文研

3、究了一種基于粗測(cè)距-精確測(cè)距的兩步測(cè)距法。在粗測(cè)距中,對(duì)現(xiàn)有MES算法和TC算法進(jìn)行了改進(jìn),采用了基于幅度四階矩的改進(jìn)算法;在精確測(cè)距中,本文中引入動(dòng)態(tài)門限的概念,算法無(wú)論是在速度上還是精度上都有很明顯改進(jìn),測(cè)距結(jié)果的性能較之前的算法有很明顯的提升。
　　第三,針對(duì)測(cè)距結(jié)果中的誤差,尤其是在非視距下的比較嚴(yán)重,研究了一種基于SVR的誤差校正技術(shù)。該方法操作簡(jiǎn)單,只需把相應(yīng)的特征提取出,并送入已經(jīng)訓(xùn)練好的回歸模型中。無(wú)論是在視距還是

4、非視距信道中,無(wú)需知道當(dāng)前的信噪比,模型都能給出很好的誤差估計(jì)結(jié)果。經(jīng)過(guò)校正的誤差明顯減小,性能提升效果十分顯著。
　　最后,介紹了LSE定位算法的原理,對(duì)影響定位精度的因素測(cè)距精度和參考節(jié)點(diǎn)數(shù)目進(jìn)行了定量分析,結(jié)果表明減少測(cè)距誤差和增加參考節(jié)點(diǎn)數(shù)目都可以提高定位精度,但是減少測(cè)距誤差才是提高定位精度的最根本途徑。根據(jù)前面的測(cè)距結(jié)果,本文在二維和三維空間下都進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,在IEEE802.15.4a信道模型下,本文采用