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超宽带系统定位问题研究

作　者: 孟彩云
导　师: 郭莹
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 超宽带信道模型时间估计角度估计定位
分类号: TN95
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

自美国联邦通信委员会（FCC）允许将限用于军用雷达的超宽带（UWB，Ultra wideband）技术用于民用产品上以来，超宽带技术凭借自身的优势得到广泛地关注并取得一系列研究成果，其中之一便是将其应用于无线定位系统中。该类定位系统具有功耗低、抗多径能力、安全性高，尤其能够提供相对非常精确的定位精度等优点，在实际上均有广泛的应用。本文以熟知超宽带系统定位技术，对比当前的有效算法的比较为研究目的，首先，研究了超宽带的定义、超宽带信号的产生、信道模型、超宽带技术的特点以及各性能仿真等研究，收获到超宽带技术在室内无线定位系统研究和发展中具有及其重要地位；其次，研究了RSSI、TOA/TDOA、AOA三种无线定位技术及其定位模型，并分析了影响超宽带定位系统的因素；最后，研究了基于MUSIC法的AOA估计、基于匹配滤波检测的TOA估计和基于非相干能量检测的TOA估计三种定位参数的估计方法，并采用最小二乘估计方法，将上述三种方法得到的定位目标估计结果统一在同一个坐标系上，对比分析了三种估计方法的性能。结果表明，在IEEE802.15.4a信道模型中的Cm1和Cm2两种信道下，基于匹配滤波相干方法的TOA估计的定位精度最高，基于MUSIC方法的AOA估计定位精度次之，而基于非相干能量检测方法的TOA估计的定位精度相对前两者略差点，但具有简单性和低采样率，硬件设置相对简单等优点。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-13
  1.1 课题研究的背景及意义  9-10
  1.2 超宽带（UWB）定位技术研究现状  10-11
  1.3 论文章节的安排  11-13
第二章超宽带（UWB）技术的概述  13-34
  2.1 超宽带（UWB）的定义  13-14
  2.2 超宽带的特点  14-15
  2.3 超宽带（UWB）信号的实现方式  15-21
    2.3.1 脉冲无线电  15-20
    2.3.2 调制载波  20-21
  2.4 超宽带信道模型  21-33
    2.4.1 IEEE.802.15.3A 信道模型的介绍  22-23
    2.4.2 IEEE.802.15.3A 信道仿真  23-26
    2.4.3 IEEE.802.15.4A 信道模型的介绍  26-28
    2.4.4 IEEE.802.15.4A 信道模型仿真  28-33
  2.5 本章小结  33-34
第三章超宽带系统中相关技术  34-46
  3.1 超宽带无线定位技术  34-38
    3.1.1 RSSI 无线定位技术  34-36
    3.1.2 TOA/TDOA 无线定位技术  36-37
    3.1.3 AOA 无线定位技术  37-38
  3.2 适合超宽带系统的定位法  38-41
    3.2.1 适合超宽带系统的 RSSI 定位法  38-39
    3.2.2 适合超宽带系统的 TOA/TDOA 定位法  39-40
    3.2.3 适合超宽带系统的 AOA 定位法  40-41
  3.3 超宽带系统定位模型  41-44
    3.3.1 圆周/球形定位模型  41-42
    3.3.2 双曲线/面定位模型  42-43
    3.3.3 到达角度定位模型  43-44
  3.4 影响定位精度的主要因素  44-45
  3.5 本章小结  45-46
第四章超宽带系统中估计方法研究  46-62
  4.1 引言  46-47
  4.2 基于 MUSIC 法的 AOA 估计方法  47-52
    4.2.1 方法描述  48-51
    4.2.2 仿真结果及分析  51-52
  4.3 基于匹配滤波检测的 TOA 估计方法  52-57
    4.3.1 方法描述  52-55
    4.3.2 仿真结果及分析  55-57
  4.4 基于非相干能量检测的 TOA 估计方法  57-61
    4.4.1 方法描述  57-59
    4.4.2 仿真结果及分析  59-61
  4.5 本章小结  61-62
第五章超宽带系统中定位算法研究  62-69
  5.1 定位问题的最小二乘（LS）估计算法  62-63
  5.2 基于 AOA 的 LS 定位算法  63-64
  5.3 基于 TOA 的 LS 定位算法  64-65
  5.4 仿真结果及分析  65-68
  5.5 本章小结  68-69
第六章总结与展望  69-71
  6.1 总结  69-70
  6.2 展望  70-71
参考文献  71-74
在学研究成果  74-75
致谢  75

超宽带系统定位问题研究

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