基于異步TOA估計的超寬帶室內(nèi)定位系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、脈沖無線電超寬帶(Impuse Radio Ultra-Wideband,IR-UWB)技術(shù)是近年來新興發(fā)展起來的一種近距離無線技術(shù),與傳統(tǒng)無線技術(shù)有著顯著區(qū)別,其在近距離無線通信、精確測距定位以及探測成像領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景,受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。IR-UWB采用平均功率譜密度極低的納秒級窄脈沖來傳遞信息,較高的時間分辨率使其具備很強的多徑分辨能力,而且UWB信號中豐富的低頻分量使其具有較強的穿透障礙物能力,因而被認為是實

2、現(xiàn)室內(nèi)精確定位極具競爭力的候選方案之一。本課題從室內(nèi)高精度定位的需求出發(fā),充分挖掘IR-UWB信號在測距定位方面的優(yōu)勢,在前期理論研究工作的基礎(chǔ)上提出一種適用于室內(nèi)精確定位的低復(fù)雜度解決方案,并通過實際測試驗證其定位性能。
　　本文首先研究了基于異步TOA估計(Time of Arrival)的定位系統(tǒng)。針對現(xiàn)有的異步TOA定位方法錨節(jié)點接入機制復(fù)雜的問題,提出一種改進的基于雙向測距的異步TOA定位方法,并給出了低復(fù)雜度的錨節(jié)點識

3、別機制。該方法可一次性完成TOA測量和錨節(jié)點編碼工作,定位發(fā)起完全由用戶決定且所有錨節(jié)點完全能夠異步工作,適合動態(tài)部署。其次,基于不同的定位算法對系統(tǒng)的定位性能進行分析比較。在包含多個錨節(jié)點的定位系統(tǒng)中,基于測距得到的距離方程是非線性的,求解方程的方法是先將其線性化然后進行迭代求解。以定位結(jié)果的平均誤差為性能指標,分析LS(Least Squares)、遞歸的LS兩種不同的算法對定位精度的影響,并與基于TOA估計定位誤差的CRLB(Cr