本文關(guān)鍵詞：UWB無(wú)線(xiàn)信道模型及其定位技術(shù)探究　出處：《海南大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著人工智能時(shí)代的來(lái)臨,機(jī)器人對(duì)自主導(dǎo)航與定位技術(shù)有著迫切的需求,行業(yè)對(duì)人員、車(chē)輛等進(jìn)行室內(nèi)定位的場(chǎng)景在不斷增多,人們對(duì)室內(nèi)定位的精度要求也在持續(xù)增強(qiáng)。國(guó)內(nèi)外的學(xué)術(shù)界和工程界,針對(duì)不同的產(chǎn)品定位,開(kāi)發(fā)了基于藍(lán)牙、無(wú)線(xiàn)WIFI、GPS、超寬帶等多項(xiàng)定位技術(shù),這些技術(shù)在適用范圍、定位精度等方面有較大的差別。其中,在室內(nèi)定位領(lǐng)域,超寬帶(Ultra Wideband,UWB)技術(shù)不僅可以達(dá)到較高的定位精度,而且實(shí)時(shí)性良好。憑借諸多優(yōu)點(diǎn),超寬帶技術(shù)在室內(nèi)定位領(lǐng)域獨(dú)樹(shù)一幟。在本論文中,主要在超寬帶技術(shù)領(lǐng)域的信道模型,接收機(jī)以及定位算法等方面,開(kāi)展了一些基礎(chǔ)性的研究工作,這些將為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)精確度高,實(shí)時(shí)性好,可跨區(qū)的室內(nèi)定位系統(tǒng)提供一定的理論基礎(chǔ)。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)首先分別研究幾種常見(jiàn)的室內(nèi)信道模型,包括泊松模型,修正的泊松模型;同時(shí)對(duì)IEEE 802.15.3a推薦的四種超寬帶信道模型的傳播特性進(jìn)行MATLAB仿真分析,分析信道模型的連續(xù)信道沖激響應(yīng),離散信道沖激響應(yīng),沖激響應(yīng)的功率延遲分布;比較其多徑傳輸?shù)哪芰扛叩?在此基礎(chǔ)上對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,了解其優(yōu)缺點(diǎn)。對(duì)IEEE 802.15.4a的多種信道模型進(jìn)行MATLAB仿真分析,通過(guò)各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)分析與實(shí)際信道環(huán)境擬合的程度,在理論上可以選擇適應(yīng)性更強(qiáng)的信道模型。針對(duì)IEEE 802.15.3a和IEEE 802.15.4a作比較,分析IEEE 802.15.4a模型對(duì)后續(xù)開(kāi)發(fā)的現(xiàn)實(shí)意義。(2)在超寬帶系統(tǒng)的接收機(jī)部分采用RAKE技術(shù)接收多徑能量,分析幾種常見(jiàn)RAKE方案,在IEEE 802.15.3a信道的4種環(huán)境情形下,通過(guò)MATLAB對(duì)SRAKE,PRAKE,ARAKE的誤碼率/信噪比曲線(xiàn)進(jìn)行仿真分析,得出最佳接收機(jī)方案。(3)分別介紹傳統(tǒng)的定位算法例如AOA,TOA,TDOA等技術(shù),對(duì)到達(dá)時(shí)間TOA和到達(dá)時(shí)間差TDOA算法分別提出一種聯(lián)合改進(jìn)算法,從而達(dá)到減小定位誤差、平滑定位軌跡的目的;通過(guò)MATLAB仿真分析具體的數(shù)值型指標(biāo),并與標(biāo)準(zhǔn)算法比較其定位精度,驗(yàn)證改進(jìn)算法的可行性。
[Abstract]:With the advent of artificial intelligence era, robots have an urgent need for autonomous navigation and positioning technology. The precision requirement of indoor positioning is also increasing. The domestic and foreign academic and engineering circles have developed wireless WiFi GPS based on Bluetooth for different product positioning. Ultra-wideband (UWB) and other positioning technologies have great differences in application range and positioning accuracy. Among them, UWB Ultra Wideband is used in indoor positioning field. UWB) technology can not only achieve high positioning accuracy, but also good real-time. With many advantages, UWB technology is unique in the field of indoor positioning. In this paper. In the field of UWB channel model, receiver and positioning algorithm, some basic research work has been carried out, which will further development of high accuracy and real-time. The main contents of this paper are as follows: 1) firstly, several common indoor channel models, including Poisson model and modified Poisson model, are studied respectively. At the same time, the propagation characteristics of four UWB channel models recommended by IEEE 802.15.3a are analyzed by MATLAB simulation, and the continuous channel impulse response of the channel model is analyzed. Discrete channel impulse response, the power delay distribution of impulse response; On the basis of comparing the energy level of multipath transmission, the results are statistically analyzed, and their advantages and disadvantages are analyzed. The MATLAB simulation of various channel models of IEEE 802.15.4a is carried out. The degree of fitting between each parameter index and the actual channel environment is analyzed. In theory, a more adaptive channel model can be chosen. The comparison between IEEE 802.15.3a and IEEE 802.15.4a is made. The practical significance of IEEE 802.15.4a model for further development is analyzed. (2) in the receiver part of UWB system, RAKE technology is used to receive multipath energy. In this paper, several common RAKE schemes are analyzed. Under the four environments of IEEE 802.15.3a channel, the MATLAB pair of SRAKE / PRAKE is used. The BER / SNR curves of ARAKE are simulated and analyzed, and the optimal receiver scheme. 3) introduces the traditional localization algorithms such as OAA TOAA and TDOA respectively. For the time of arrival (TOA) and the time of arrival (TDOA) algorithm, a joint improved algorithm is proposed to reduce the location error and smooth the location track. The numerical index is analyzed by MATLAB simulation, and compared with the standard algorithm, the feasibility of the improved algorithm is verified.
【學(xué)位授予單位】：海南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN925

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本文編號(hào)：1406555