發(fā)布時間：2020-04-03 07:32

【摘要】：隨著信息時代的發(fā)展,人們對基于位置的服務需求日趨增大,使得室內定位成為當下非常熱門的研究課題之一。其中,高精度、低時延的室內定位技術成為了研究重點,越來越受到專家學者和相關產業(yè)界的關注。由于超寬帶(UWB)信號具有高時間分辨率和很強的穿透能力,所以很適合應用于室內高精度定位中。本文以UWB技術為基礎,分析了其信號波形、產生方式以及室內信道模型,探討了適合UWB信號的測距和定位方式,主要研究了定位誤差方差的克拉美羅下界(CRLB)和與其相結合的迭代協(xié)作定位算法。首先,本文分析了三種常用的無線定位方法的原理,指出了基于場強和角度測距的缺點,通過分析基于到達時間(TOA)測距的誤差的CRLB發(fā)現,UWB的大帶寬可以獲得更高的測距精度和高的時間分辨率,所以本文采用基于TOA的UWB定位。先是研究了常用的基于TOA的無線定位算法并指出其適用條件和優(yōu)缺點,接著選取了定位誤差方差的克拉美羅下界作為衡量定位精度的標準。在已知基站坐標時,可以采用費舍爾信息矩陣來計算高斯白噪聲下定位的克拉美羅下界,其大小與基站的數目和位置有關。然后,研究了在多目標定位中基于最小二乘估計(LSE)的迭代協(xié)作方法,利用標簽之間的測距信息,將標簽當作“虛擬基站”來更新標簽的估計值然后進進行迭代。該方法復雜度低,容易實現,可以獲得比非協(xié)作方法更高的精度。但上述算法具有一定的局限性:在估計各個標簽初始位置時,由于誤差的存在,初始估計值可信度相對較低,將攜帶著誤差量的標簽位置信息加入到計算中進行迭代時可以發(fā)現,隨著迭代次數的增加誤差不斷累積,導致精度不能進一步提高,甚至有可能會降低。特別是當有若干標簽的估計誤差很大時,初始誤差帶來的影響可能會很大。鑒于以上誤差累積的問題,本文提出了一種基于CRLB判斷估計值置信度的協(xié)作定位方法,甄別出初始估計中誤差較大的節(jié)點信息并將其在迭代中去除。當基站數目和擺放位置的幾何關系確定時,可以求出定位區(qū)域內的克拉美羅下界分布,而克拉美羅下界又代表了在該點的誤差的方差下限,當CRLB值越小時,定位精度越高,那么所估計的坐標置信度就越高。在滿足一定前提條件下,采用克拉美羅下界來衡量標簽位置估計值的置信度,在協(xié)作中甄別CRLB高于給定門限值的估計節(jié)點,在一定策略下將其估計信息在迭代中去除以減少誤差的累積。經過大量的仿真實驗證明該方法比原始的LSE迭代協(xié)作算法精度更高,尤其隨著迭代次數的增加效果更加明顯,說明很好的控制了初始估計誤差在迭代中的累積。
【圖文】：

顧名思義是具有相當帶寬的信號統(tǒng)稱，一般情況達到帶寬的要求，其調制的是納秒級的窄脈沖，故又稱沖 的定義邦通信委員會 FCC 從相對帶寬和絕對帶寬來對 UWB 信號于 20%或者絕對帶寬大于 500 MHz 的信號是超寬帶信號圍為 3.1～10.6 GHz。相對帶寬的含義為：CHLfffB( ) ···························Lf 分別表示信號峰值功率下降 10 dB 處的高、低端)Lf表示信號的中心頻率。圖 2.1 表示了其功率譜與頻率的

波頻率m按每K 比特分為一組[27]，，產生了具有 N 個符號的數據塊 {,,,,}0 mN 1d d d。然后每個符號調制相應的載波，想要并行傳輸這 N 個符號，載波頻率之間需要滿足正交這個條件。另外，在發(fā)射的數據塊之間要引入保護間隔GT ，用來防止符號間干擾。假設所有調制器使用相同的矩形波 g(t)T，持續(xù)時間為T ，符號md 在星座圖中的點用mmmc a jb表示，則 OFDM 中有 N 個符號的數據塊表達式為[28]：()()(cos(2())sin(2()))10 xtgtafftbfftpmNmTmpmm······ （2.5）相應的復包絡是： 102()()NmjftTmmxtgtce ··························· （2.6）圖 2.6 顯示的是某 OFDM 的一個子載波內的信號波形。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN925

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7 吳文p

本文編號：2613128