超寬帶無(wú)線定位技術(shù)研究.pdf

1、自從超寬帶技術(shù)被美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)允許應(yīng)用在民用產(chǎn)品上之后，開(kāi)始受到許多科研機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注。而今隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與本地生活服務(wù)的融合，人們對(duì)基于位置的服務(wù)需求愈發(fā)強(qiáng)烈。超寬帶作為一種特殊的通信體制，在無(wú)線定位方面具有抗多徑衰落、強(qiáng)穿透力、高定位精度等優(yōu)點(diǎn)，因此被認(rèn)為是極具潛力的無(wú)線定位技術(shù)。
　　本文主要研究超寬帶定位系統(tǒng)的測(cè)距定位。根據(jù)超寬帶信號(hào)時(shí)間分辨率高的特點(diǎn)選擇基于到達(dá)時(shí)間差（TDOA）測(cè)距。通過(guò)對(duì) IEEE802.15.4

2、a信道模型仿真分析得出測(cè)距結(jié)果受非視距（NLOS）誤差影響較大，而根據(jù)量化檢測(cè)受噪聲干擾較小的特點(diǎn)，本文提出采用電平量化檢測(cè)的TOA估計(jì)，并依據(jù)線性卡爾曼的平滑處理，實(shí)驗(yàn)證明三電平量化檢測(cè)有較好的T O A估計(jì)性能。定位方面，先介紹 Chan和Taylor兩個(gè)經(jīng)典定位算法的實(shí)現(xiàn)原理及定位誤差分析；針對(duì) Taylor算法對(duì)初始值要求高但定位精度較高的特點(diǎn)，采用融合的思想，提出先對(duì)初始坐標(biāo)進(jìn)行修正，再使用 Taylor算法迭代定位?；诔跏?/p>

3、坐標(biāo)修正算法實(shí)現(xiàn)方式為：先將 TDOA定位模型的求解轉(zhuǎn)化為求解無(wú)約束非線性最優(yōu)化問(wèn)題，并得到目標(biāo)函數(shù)；針對(duì)最速下降法收斂速度慢和牛頓算法計(jì)算量大的特點(diǎn)，提出了基于變尺度法的初始坐標(biāo)修正算法。此外，為進(jìn)一步優(yōu)化算法，提出基于Armijo步長(zhǎng)的變尺度法，并對(duì)改進(jìn)變尺度法的全局收斂性進(jìn)行分析。
　　仿真結(jié)果表明，本文提出基于改進(jìn)變尺度法的初始坐標(biāo)修正算法，不僅能夠降低定位優(yōu)化算法對(duì)于初始坐標(biāo)的要求，而且具有比傳統(tǒng)最速下降法更高的定位精度