基于电力线和WiFi的通信定位系统研究

发布时间：2020-04-20 22:58

【摘要】：在互联网时代下,人们越来越关注建筑物室内的数据接入与分享。在通信方面,传统的室内信号传输系统往往布局链路复杂、架设成本高,这种宽带接入方式已经不能满足人们的现代需求,利用已有的电力线供电网络进行室内通信已经引起人们的极大关注。另一个值得关注的问题是,如何在环境复杂的建筑物内进行精确的实时定位,同样获得了人们极大的研究兴趣。无线网通信技术(Wireless Fidelity,Wi-Fi)作为一种成熟的无线电技术,可以用作室内定位的一种技术手段,很好的弥补了户外卫星定位系统在室内定位的不足。电力线通信(Power Line Communication,PLC)技术融合Wi-Fi无线定位技术(为表述方便,本文以下部分对该融合系统简称为“PLC+Wi-Fi”融合系统),在智能室内环境领域必将展现较好的发展前景。本文首先分析了PLC融合Wi-Fi无线电技术在通信和定位领域各自存在的巨大优势与一些仍未解决的问题。分析指出,一方面,电力线由于信道的复杂性对传输性能存在较大的干扰,另一方面基于Wi-Fi的室内定位技术也存在由于算法不准确带来精度较差的问题。针对这些问题,在通信方面,本文介绍了基于离散小波变换(Discrete Wavelet Transform,DWT)的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)调制技术,发现DWT-OFDM技术可以很大程度抵抗由于PLC信道带来的各种干扰。在定位方面,采用基于接收信号强度(Received Signal Strength Indication,RSSI)的指纹匹配技术结合KNN(K-Nearest Neighbor,KNN)算法,利用卡尔曼滤波(Kalman Filtering,KF)以及粒子滤波(Particle Filte,PF)对定位精度与稳定性作了极大改善,最终精度可达1m以内(0.59m)。最后,对所提出的PLC+Wi-Fi通信系统以及基于Wi-Fi的室内定位方案进行MATLAB仿真,验证了本文所提PLC+WiFi融合系统具有良好的通信与定位性能,为后期的实际运用提供了很好的理论基础。
【图文】：

通信系统,结构示意图

简要介绍了 PLC+Wi-Fi 融合通信系统的基本知识，，利用现有室两种带宽接入方式电力线以及 Wi-Fi 作为通信媒介，不仅可以节通信速率。本章将详细介绍这种将无线与有线技术融合的带宽接析电力线作为载波通信，信道环境的复杂性，并给出解决方案，使代传统的 FFT-OFDM 通信系统。 PLC + Wi-Fi 通信的融合网络模型研究的室内融合通信系统组网结构如图 2-1 所示。从图中可以看统中利用电力线载波通信不仅可以智能控制室内所有的家电设它还可以与无线热点路由器进行网络异构连接，这样室内的所有 Wi-Fi 访问互联网数据，实现 PLC + Wi-Fi 的新型通信系统架构

幅频特性曲线,电力线信道,幅频特性曲线,衰减参数

Manfred Zimmermann, Klaus Dostert[8][26]提出来描述电力线信道的复杂特性，适用于电力线 50，是目前关于 PLC 信道建模最普遍的参考模型表 2-1 四径电力线衰减参数与路径常量衰减参数 = × = 路径参数 i 0.642 120 3 -0.0380.825 140 4 -0.369道参考模型，将表 2-1 中具体参数设置带入，经幅频特性响应曲线，如图 2-2 所示。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN92

【参考文献】