基于壓縮感知的脈沖超寬帶測(cè)距研究.pdf

1、脈沖超寬帶（Impulse Radio Ultra-Wideband，IR-UWB）信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)短距離高速率的通信，具有極窄的脈沖寬度，這一技術(shù)特點(diǎn)使得脈沖超寬帶具有很強(qiáng)的多徑分辨能力，能夠進(jìn)行精確測(cè)距，很適合應(yīng)用于室內(nèi)多徑環(huán)境下定位，可彌補(bǔ)GPS信號(hào)穿透能力與抗干擾能力不強(qiáng)的缺點(diǎn)。已有研究表明，若采用脈沖超寬帶信號(hào)來(lái)進(jìn)行室內(nèi)多徑環(huán)境下的測(cè)距，理論上測(cè)距精度可以達(dá)到厘米級(jí)別。但由于IR-UWB信號(hào)具有極高的帶寬，這就對(duì)數(shù)字接收機(jī)中ADC

2、（Analog-to-Digital Converter）的采樣頻率提出了苛刻的要求，若設(shè)計(jì)的ADC滿足采樣的要求，也很難滿足超寬帶脈沖技術(shù)低成本的特點(diǎn)。ADC的設(shè)計(jì)難度使得IR-UWB測(cè)距系統(tǒng)很難應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中，成為了阻礙IR-UWB測(cè)距系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸問題。新提出的壓縮感知（Compressive Sensing，CS）理論為上述瓶頸問題的解決提供了契機(jī)，本文就如何將壓縮感知技術(shù)應(yīng)用在IR-UWB測(cè)距系統(tǒng)進(jìn)行了研究。論文的主要工作如下

3、：
　　（1）提出了CS框架下的非均勻過載量化測(cè)距機(jī)制。本文首先根據(jù)測(cè)距系統(tǒng)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了接收信號(hào)的稀疏表示形式，使得測(cè)距能在CS框架下完成，然后討論了測(cè)量矩陣的選取和重構(gòu)算法的選擇，為進(jìn)行測(cè)距估計(jì)做準(zhǔn)備。本文的一個(gè)特點(diǎn)是在重構(gòu)信道模型之前，充分考慮了接收端熱噪聲和量化噪聲對(duì)于測(cè)距過程的影響，并從實(shí)際的角度出發(fā)對(duì)熱噪聲進(jìn)行實(shí)時(shí)的估計(jì)，同時(shí)結(jié)合CS理論的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了非均勻過載量化機(jī)制，在保證測(cè)距精度的前提下，較大程度的提高了測(cè)距的效率，

4、降低了測(cè)距系統(tǒng)的時(shí)間復(fù)雜度。
　?。?）設(shè)計(jì)了基于混合噪聲和峰度值的動(dòng)態(tài)門限策略。經(jīng)過對(duì)信道的重構(gòu)，可以利用TOA（Time Of Arrive）估計(jì)方法從重構(gòu)信號(hào)中得到測(cè)距信息。然而固定的TOA估計(jì)門限無(wú)法滿足復(fù)雜多變的噪聲環(huán)境，為了提高測(cè)距精度，本文提出了基于動(dòng)態(tài)門限的TOA估計(jì)方法。影響門限選取的因素主要有噪聲的大小以及信道的個(gè)體特征，噪聲包括熱噪聲和量化噪聲，信道的個(gè)體特征主要指多徑數(shù)量及多徑的分布，本文用峰度值的大小來(lái)表