發(fā)布時(shí)間：2020-10-22 00:14

　　 汽車領(lǐng)域的“互聯(lián)網(wǎng)+”計(jì)劃包含了車聯(lián)網(wǎng)的核心內(nèi)容和發(fā)展方向。車輛定位技術(shù)是車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的重要支撐技術(shù)之一,車輛定位的精度關(guān)系到車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值和整體性能。目前車輛定位主要依靠GPS全球定位系統(tǒng)。GPS系統(tǒng)定位精度高但定位區(qū)域受限,在隧道、地下停車場(chǎng)等地,定位性能易受非視距環(huán)境的影響,單一系統(tǒng)可靠性降低不能滿足車聯(lián)網(wǎng)的定位需求。本文以復(fù)雜環(huán)境下的車輛準(zhǔn)確定位為目標(biāo),對(duì)超寬帶(Ultra-wideband,UWB)這種短距離無線傳輸通信技術(shù)以及基于UWB技術(shù)的定位算法進(jìn)行研究。主要內(nèi)容如下:1.從脈沖波形、信道模型、信號(hào)相關(guān)檢測(cè)、測(cè)距技術(shù)等方面詳細(xì)描述了UWB定位技術(shù)的原理。2.分析推導(dǎo)了最小二乘算法、Chan算法和Taylor算法,并對(duì)比Chan-Taylor協(xié)同定位算法進(jìn)行性能仿真;針對(duì)傳統(tǒng)算法對(duì)初始坐標(biāo)的敏感特性,把車輛相對(duì)位置估計(jì)問題轉(zhuǎn)化為非線性規(guī)劃問題,將外部罰函數(shù)法和變尺度算法結(jié)合提出一種不依賴于精確初始坐標(biāo)的自由坐標(biāo)定位算法(Free Coordinate Localization,FCL);采用殘差定權(quán)引入模型融合的定位算法,避免了單一模型帶來的偶然誤差;引入基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法對(duì)信號(hào)到達(dá)時(shí)延測(cè)量值進(jìn)行修正,減緩了NLOS環(huán)境對(duì)定位算法的影響。3.搭建室內(nèi)外協(xié)同的組合定位系統(tǒng)。將GPS定位系統(tǒng)與UWB定位系統(tǒng)組合,兩系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),能實(shí)現(xiàn)車輛的連續(xù)定位。仿真結(jié)果表明:1.改進(jìn)后的算法在各個(gè)性能影響因素下定位精度均提高,能達(dá)到厘米級(jí)定位,滿足了道路級(jí)(1m-3m)的定位需求。2.迭代算法對(duì)噪聲環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)。3.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法能有效減輕NLOS環(huán)境的影響。
【學(xué)位單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN925;U495
【部分圖文】：

BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合信號(hào)強(qiáng)度與距離的非線性關(guān)系法，提出一種混合生成模型和判別模型的定位算法提高了位置估算精度減少了離線校準(zhǔn)工作量則化最小二乘分類算法，采用插值方法彌補(bǔ)缺失系統(tǒng)的魯棒性。各種定位算法各有優(yōu)劣，隨著精度提升上還在探索研究。路及章節(jié)安排定位的研究現(xiàn)狀，歸納總結(jié)現(xiàn)有技術(shù)存在的優(yōu)缺次在分析現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，確定本文的研究內(nèi)容出的研究成果采用實(shí)驗(yàn)仿真進(jìn)行性能分析。最步的研究工作進(jìn)行歸納。

圖 2.6 TH-PPM-UWB 脈沖波形3 超寬帶信道模型及仿真在研究 UWB 的過程中，根據(jù)不同的信道實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，提出了多種 UWB 信道模更真實(shí)地模擬 UWB 信號(hào)在真實(shí)環(huán)境中的傳播特性，IEEE 802.15.4a 工作組經(jīng)建模修正最終確定了經(jīng)過改進(jìn)的 UWB 信道模型 IEEE 802.15.4a[46-48]。本文在型基礎(chǔ)上進(jìn)行車輛定位系統(tǒng)的研究，下面主要介紹以下三種超寬帶信道模型[4（1）路徑損耗模型路徑損耗模型描述見式（2.17）： ( , ) ( )RX cTXE P d fPL dP （2其中，TXP 是發(fā)射功率，RXP 是接收功率， d 為信號(hào)傳輸距離，cf 為載波中心路徑損耗模型描述了傳輸距離與接收功率之間的關(guān)系，但是 UWB 路徑損耗模是頻率的函數(shù)[46]，見式（2.18）：

是定位精度不高。相關(guān)接收法采樣頻率高，定位精度也高。因此，本文選擇相關(guān)檢測(cè)法。圖 2.8 UWB 信號(hào)相關(guān)接收系統(tǒng)圖圖 2.8 是信號(hào)相關(guān)檢測(cè)的系統(tǒng)圖，相關(guān)檢測(cè)是將接收到的信號(hào)與其參考模板進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，再進(jìn)行峰值檢測(cè)得到 TOA 估計(jì)[51]�；ハ嚓P(guān)函數(shù)為：001( ) ( ) ( )xs d dTr r t s t dtT （2.31）其中 r (t )為接收信號(hào)，0T 為信號(hào)的積分周期，s (t )為發(fā)送信號(hào)， ( )ds t 為模板信號(hào)。對(duì)信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)之后，檢測(cè)峰值所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻就是信號(hào)的傳播時(shí)延，如式（2.32）：0 argmax ( ) ( )dT r t s t dt （2.32）2.4 本章小結(jié)本章介紹了 UWB 定位的相關(guān)測(cè)距技術(shù)，以及 TOA 估計(jì)模型中的 UWB 信號(hào)模型、IEE802.15.4a 信道模型、信號(hào)的檢測(cè)模型等技術(shù)并對(duì) UWB 信道進(jìn)行了仿真。TOA 測(cè)距技術(shù)非常適合 UWB 定位
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2850800