非视距环境下基于UWB的人员轨迹追踪方法研究

发布时间：2021-10-30 04:13

　　超宽带（Ultra-Wideband,UWB）,一种不用载波而采用时间间隔极短（小于1ns）的脉冲进行通信的方式。由于UWB本身具有定位精度高、操作简单等优点,所以超宽带定位在目前的生产生活中的应用越来越广泛,被普遍应用于学术和工业生产中。因此,本论文针对更加符合实际场景的UWB定位进行重点研究,对于目前超宽带定位在基站数目、设备成本和定位精度等方面的问题做更深一步的探讨,本文的主要贡献和创新如下:（1）提出了非视距环境（Non Line of Sight,NLOS）下改进的卡尔曼滤波算法,利用最大似然估计算法迭代,最大程度的消除NLOS对定位算法的影响,使从基站与主基站的时钟同步,通过实验验证发现这种方法整体上提高了定位的精确性和稳定性。（2）引入贝叶斯压缩感知机制,利用3D感知对人体进行建模并且分析爬行波在人体上的传输规律和贝叶斯压缩感知对获取的UWB爬行波信号进行恢复,再结合最大似然估计和迭代逼近的算法确定标签位置。提出一种利用贝叶斯压缩感知来消除爬行波影响的方法,并通过实际试验场景验证了该算法对信号恢复有较好的性能。（3）提出基于最小二乘法的轨迹追踪算法,首先通过信道模型的估计... 

【文章来源】：西北师范大学甘肃省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 中外研究现状
    1.3 论文主要工作
    1.4 论文结构安排
第2章 超宽带轨迹追踪基础
    2.1 UWB无线定位概述
    2.2 LOS和 NLOS无线定位
        2.2.1 相关定义
        2.2.2 LOS无线定位模型
        2.2.3 NLOS无线定位模型
        2.2.4 目前研究的不足
    2.3 本章小结
第3章 NLOS环境下改进的卡尔曼滤波定位方法
    3.1 系统框架
        3.1.1 UWB定位原理
        3.1.2 误差原因分析
    3.2 NLOS环境下改进的卡尔曼滤波定位方法
        3.2.1 提取NLOS环境信息
        3.2.2 提取UWB信号
        3.2.3 最大似然估计
        3.2.4 算法描述
    3.3 实验验证与性能分析
        3.3.1 不同信道状态的影响
        3.3.2 TOA和 DOA估计精度对比
        3.3.3 带宽对定位精度的影响
        3.3.4 频谱密度对定位精度的影响
    3.4 本章小结
第4章 一种基于贝叶斯压缩感知提高定位精度的方法
    4.1 信号模型
    4.2 基于贝叶斯压缩感知提高定位精度的方法
        4.2.1 人体建模
        4.2.2 爬行波的产生
        4.2.3 贝叶斯压缩感知模型
        4.2.4 算法描述
    4.3 实验环境
        4.3.1 人体对信号的影响
        4.3.2 BCS-CW的影响
    4.4 本章小结
第5章 利用加权最小二乘法实现复杂环境下的轨迹追踪
    5.1 系统模型
    5.2 利用加权最小二乘法实现复杂环境下的轨迹追踪
        5.2.1 定位模型
        5.2.2 时差观测方程
        5.2.3 方位角度观测方程
        5.2.4 算法描述
    5.3 实验验证与性能分析
        5.3.1 实验结果
        5.3.2 实验环境的影响
        5.3.3 样本数目的影响
    5.4 本章小结
结论
参考文献
主要符号对照表
致谢
附录A 图索引
附录B 表索引
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果



本文编号：3466027