UWB組網(wǎng)定位算法研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對位置服務(wù)的需求變得越來越多，對位置定位精度的要求越來越高。位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)在智慧城市、救災(zāi)減災(zāi)、物聯(lián)網(wǎng)等諸多領(lǐng)域都存在廣闊的市場?，F(xiàn)如今，全球定位系統(tǒng)GPS已經(jīng)有效解決了室外的定位問題，同時隨著生活水平的提高，人們對部分特殊病人（如：老年癡呆癥患者、高危傳染病患者以及精神狀態(tài)異?；颊叩龋┑陌踩O(jiān)護(hù)問題也變得越來越重視，對位置服務(wù)的關(guān)注重心也開始從室外逐漸轉(zhuǎn)移到室內(nèi)。
　　由于室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，存在大量非視距因

2、素，傳統(tǒng)的室內(nèi)無線定位技術(shù)如：射頻識別、藍(lán)牙、超聲波等，在定位精度上已經(jīng)很難滿足人們的需求。而超寬帶技術(shù)以其具有的抗干擾能力強(qiáng)、穿透能力強(qiáng)和定位精度高等適合于室內(nèi)定位環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，在室內(nèi)人員精確定位上得到人們更多的青睞。本文也將在基于超寬帶技術(shù)的定位算法上展開研究。
　　首先，本文研究了超寬帶信號與室內(nèi)傳輸信號模型的特性，并選用IEEE802.15.4a模型作為本文的超寬帶信道模型。接著介紹了幾種超寬帶定位中常用的測距方法和經(jīng)典定位

3、算法，并對誤差的主要來源和對非視距誤差的鑒別與抑制方法展開討論。詳細(xì)介紹了三種非視距鑒別與抑制算法，分別為：N-Taylor算法、基于幾何面積的鑒別算法和基于Chan的殘差加權(quán)算法。
　　然后，結(jié)合雙向測距TWR與到達(dá)時間差測距TDOA的測距原理，提出一種TWR/TDOA混合測距的方法，該測距方法不需要考慮參考節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)時鐘同步，同時有效減小了TWR測距階段由節(jié)點(diǎn)對信號響應(yīng)時造成的時延誤差問題。在非視距誤差問題的處理上，本文在

4、基于幾何面積的鑒別算法和基于Chan的殘差加權(quán)算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)修改，并通過迭代加權(quán)的方式對測距估計(jì)值進(jìn)行修正，直到其結(jié)果到達(dá)規(guī)定的門限值為止，從而降低系統(tǒng)的定位誤差。
　　最后，本論文采用MATLAB軟件，在室內(nèi)環(huán)境下和視距與非視距環(huán)境下分別對經(jīng)典Chan算法、經(jīng)典Taylor算法、幾何面積鑒別法與本文提出的TWR/TDOA混合定位算法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)與分析，結(jié)果表明，無論在視距還是非視距仿真環(huán)境下，本論文提出的基于TWR/TD