超寬帶定位與RAKE接收關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、超寬帶(Ultra Wideband，UWB)技術(shù)是對(duì)正弦載波無(wú)線電的一次突破，由于特有的性質(zhì)和應(yīng)用領(lǐng)域，使其在無(wú)線通信領(lǐng)域研究中受到了熱切關(guān)注。由于信號(hào)的超寬帶特性，UWB的距離分辨精度要比其他系統(tǒng)高的多，在精確定位應(yīng)用中具有極大潛力。同時(shí)，UWB系統(tǒng)通常工作在復(fù)雜的多徑環(huán)境下，但可以采用RAKE接收機(jī)收集多徑能量來(lái)改善系統(tǒng)性能。本文針對(duì)UWB系統(tǒng)中的定位問(wèn)題和RAKE接收機(jī)進(jìn)行了研究，主要成果包括以下幾點(diǎn)：
　　 (1)提出

2、了一種基于UWB的TOA/AOA聯(lián)合定位方案，其中TOA和AOA估計(jì)分別用于獲得定位雙方的距離和方位信息，只需單個(gè)定位源就可完成對(duì)定位節(jié)點(diǎn)的相對(duì)定位。提出了TOA/AOA聯(lián)合估計(jì)算法，TOA通過(guò)往返時(shí)間來(lái)確定，無(wú)需定位兩端時(shí)鐘同步；AOA信息通過(guò)近似的TDOA方式獲得，無(wú)需借助計(jì)算復(fù)雜度較高的波束賦形等方法。該聯(lián)合定位方案將不同的定位技術(shù)TOA和AOA都統(tǒng)一到了基于UWB多徑時(shí)延估計(jì)框架中，簡(jiǎn)化了定位體制。
　　 (2)探討了U

3、WB定位研究中非視距(Non Line-of-Sight，NLOS)定位這個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。提出了一種適用于NLOS環(huán)境的UWB定位方案，通過(guò)對(duì)散射體的利用，使得在直射路徑被阻擋之后TOA和AOA方法仍能適用，并可通過(guò)搜索最強(qiáng)路徑來(lái)獲得TOA估計(jì)，避免了閾值搜索。該方案同樣適用于LOS(Line-of-Sight)環(huán)境。該方案能夠直接完成NLOS定位，出發(fā)點(diǎn)不同于傳統(tǒng)的被動(dòng)式的NLOS定位方法。
　　 (3)NLOS鑒別能為UWB定位

4、提供重要的先驗(yàn)信息，首先通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)分析了在IEEE802.15.4a信道下UWB定位時(shí)TOA估計(jì)性能，并驗(yàn)證了UWB多徑分量的統(tǒng)計(jì)特性作為NLOS判決方法的可行性。然后從UWB定位誤差統(tǒng)計(jì)模型出發(fā)，以假設(shè)檢驗(yàn)(Hypothesis Test)理論為基礎(chǔ)來(lái)求解LOS/NLOS狀態(tài)鑒別問(wèn)題。通過(guò)分析NLOS條件下定位誤差的概率密度函數(shù)，定義了一種基于誤差分布的NLOS鑒別概率，不依賴于信道特性，利用虛警概率經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)后，得出了鑒別概率的