超寬帶脈沖設(shè)計(jì)與室內(nèi)定位算法研究.pdf

1、在室內(nèi)定位需求逐漸提高的背景下，超寬帶(Ultra Wideband,UWB)技術(shù)憑借極高的時(shí)間分辨率成為室內(nèi)高精度無線定位的有效解決方案。本文歸納了現(xiàn)有無線定位的方案，并從UWB信號(hào)生成和定位這兩個(gè)方向著手，對(duì)UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)的定位性能進(jìn)行研究。本文研究的內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　?。?）首先，本文在總結(jié)已有研究成果的基礎(chǔ)上，分析UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)定位誤差的主要來源，給出了UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)的定位性能評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。在不同信道環(huán)境下，對(duì)

2、現(xiàn)有定位算法，如Taylor算法、Caffery算法、Chan算法、Fang算法、Friedlander算法、球面相交算法、球面插值算法進(jìn)行了仿真分析，同時(shí)給出了各個(gè)算法對(duì)應(yīng)的克拉美羅限(Cramér-Rao Low Bound,CRLB)。
　?。?）多用戶干擾問題是UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)定位誤差的主要來源之一，為尋找該問題的解決方案，本文從設(shè)計(jì)抗干擾脈沖的角度入手，討論了當(dāng)前UWB脈沖設(shè)計(jì)中常見的隨機(jī)數(shù)選擇算法。在此基礎(chǔ)上，以各階

3、相互正交的修正Hermite函數(shù)作為基函數(shù)，分析運(yùn)用MMSE準(zhǔn)則進(jìn)行UWB脈沖設(shè)計(jì)的可能性，提出了一種基于自適應(yīng)迭代的脈沖設(shè)計(jì)方案。本文同時(shí)給出了相應(yīng)的仿真結(jié)果，驗(yàn)證了所提方案得到的設(shè)計(jì)脈沖在低信噪比環(huán)境下，具有較強(qiáng)相關(guān)峰值，更易于檢測(cè)；同時(shí)在脈沖的定時(shí)捕獲性能上，設(shè)計(jì)脈沖的性能也優(yōu)于傳統(tǒng)的Gaussian脈沖和Reyleigh脈沖。
　?。?）針對(duì)UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)的另一主要誤差來源—信道非視距(Non-line of Sigh

4、t,NLOS)誤差問題，本文詳細(xì)研究了UWB信號(hào)的IEEE802.15.4a信道模型，對(duì)該信道的主要表征參數(shù)做了深入分析和仿真，給出了該模型的完整參數(shù)列表。在此基礎(chǔ)上，本文提取了信道表征參數(shù)的概率分布函數(shù)(Probability Distribution Function,PDF)，將PDF的KL散度設(shè)計(jì)為信道NLOS狀態(tài)判斷的依據(jù)，設(shè)計(jì)了基于似然比檢測(cè)的信道狀態(tài)鑒別方案。為了驗(yàn)證此方案的判別時(shí)效性和正確率，本文同時(shí)給出了該方案的信道鑒