UWB定位的NLOS误差抑制算法测试与优化
发布时间：2021-07-11 00:14
随着物联网时代的到来,人们对位置信息的精度要求也越来越高。随着定位技术水平的提高以及无线通信中短距离高速率通信技术日趋完善,作为一项兴起不久的技术,超宽带（Ultra Wide Band,UWB）技术既可满足室内无线定位高精度、低能耗,又可实现低复杂度的要求。对于直达路径（Direct Path,DP）的研究在UWB定位系统中是一个重要部分,一个定位系统性能的好与坏我们要由系统定位位置和实际位置的距离差来比较,而造成距离误差的主要原因是UWB信号传输过程中出现多径传播和非视距（Non-Line-of-Sight,NLOS）现象。虽然UWB信号的时间分辨率在纳秒级,可在一定程度上降低多径效应对定位精度的干扰,但系统的带宽是有限的,于是同样存在多径误差。NLOS误差则为UWB信号在传播过程中受到障碍物的干扰,导致信号传播产生额外时延而导致的距离误差。此时则需要误差抑制算法对测量结果进行一定的修正或补偿,这个过程产生四种经典算法,后人又在这些经典算法之上提出了一大批改进算法,但这些算法还只停留在实验室中,很少有真正的工程应用来证明他们的实际效果。实际定位情况中,环境一般都更加复杂,无法通过固...
【文章来源】：海南大学海南省 211工程院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２超宽带信号与窄带信号的比较??Ｆｉｇ．２?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ＵＷＢ?ｓｉｇｎａｌ?ａｎｄ?ｎａｒｒｏｗ?ｂａｎｄ?ｓｉｇｎａｌ??
道模型??通信方案的性能及实现标准化的工作，我们需要根据工作环境等型。但ＵＷＢ信号有着极大的带宽、持续时间又仅为纳秒量级或会与传统的窄带系统有着不同的信道特性，但也需要借助原有窄为基础进行更深层次的研究。无线电波信号与周围环境相互作用很大，而室内环境相对封闭，物品摆放、装修材料、建筑结构都响，室内无线通信的传播速率低、覆盖范围小、环境复杂度高。延非常小，在每个可分辨的时延间隔中，多径分量很小，所以为模型，我们需要知道多径到达时间的统计情况。??信道模型??识可得，ＵＷＢ信道中的多径传输部分是成簇到达的（朱刚，ａｌ?（Ｓ－Ｖ）模型对这种成簇到达的信号进行了比较合理的描述。??人为的将信号的到达情况分为两部分进行分析，且为两个不相关分为信号中各簇的到达情况，第二部分分析簇内各多径信号的到达幅度服从瑞利分布。??幅??
图４?ＴＯＡ二维定位原理图??Ｆｉｇ．４?ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ＴＯＡ??达时间差的定位算法——ＴＤＯＡ算法??原理基于圆形的几何性质，ＴＤＯＡ算法在定位原理上与ＴＯＡ算法是基于双曲线的几何性质实现的，不同的是算法虽然相易实现，精度也更高。我们己知的是电磁波在空气中的的传据包到各个基站，各个基站进行数据处理后进行数据回传给出标签到各个基站的信号到达时间差，电磁波传播速度又己签到各个基站的距离以及距离之差，此时标签的位置就在以两个基站的距离之差为标签到不同参考基站距离差的双曲线赢??＇?ＢＳ１??＼??、、、、、?／??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TDOA无线定位的NLOS误差抑制算法[J]. 王正,陈兵. 电子科技. 2014(06)
[2]单基站UWB定位距离的获得及处理方法[J]. 安宝强,张浩,崔学荣. 现代电子技术. 2014(07)
[3]基于单基站天线阵列的超宽带定位AOA估计方法[J]. 张浩,刘兴,Gulliver T A,崔学荣. 电子与信息学报. 2013(08)
[4]脉冲超宽带定位技术综述[J]. 肖竹,黑永强,于全,易克初. 中国科学（F辑:信息科学）. 2009(10)
[5]UWB超宽带技术研究及应用[J]. 王一强,孙罡. 江西通信科技. 2008(03)
[6]密集多径环境下UWB测距的NLOS误差减小方法[J]. 吴绍华,张钦宇,张乃通. 电子学报. 2008(01)
[7]超宽带脉冲信号波形失真仿真与分析[J]. 扈罗全,朱洪波. 中国电子科学研究院学报. 2006(03)
[8]UWB室内视距环境多径传播模型[J]. 汪洋,张乃通,唐珣,孙亚楠. 通信学报. 2005(10)
[9]基于超宽带技术的无线传感器网络[J]. 吴微威,王卫东,卫国. 中兴通讯技术. 2005(04)
博士论文
[1]基于UWB信号的多基站与单基站定位算法的研究与性能分析[D]. 屠晓东.中国海洋大学 2012
[2]基于IR-UWB无线室内定位的机理研究[D]. 蒙静.哈尔滨工业大学 2010
[3]LOS/NLOS无线定位方法研究[D]. 陈璋鑫.电子科技大学 2009
[4]复杂环境下GPS信号参数估计与定位方法研究[D]. 郑利龙.清华大学 2004
硕士论文
[1]非视距环境下超宽带定位技术研究[D]. 张同丽.西安科技大学 2018
[2]混合距离和角度测量的非视距识别和非视距减弱算法研究[D]. 周德军.华中师范大学 2013
[3]蜂窝网络抑制非视距误差定位算法研究[D]. 郭东明.西南交通大学 2007
本文编号：3276935
【文章来源】：海南大学海南省 211工程院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２超宽带信号与窄带信号的比较??Ｆｉｇ．２?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ＵＷＢ?ｓｉｇｎａｌ?ａｎｄ?ｎａｒｒｏｗ?ｂａｎｄ?ｓｉｇｎａｌ??
道模型??通信方案的性能及实现标准化的工作，我们需要根据工作环境等型。但ＵＷＢ信号有着极大的带宽、持续时间又仅为纳秒量级或会与传统的窄带系统有着不同的信道特性，但也需要借助原有窄为基础进行更深层次的研究。无线电波信号与周围环境相互作用很大，而室内环境相对封闭，物品摆放、装修材料、建筑结构都响，室内无线通信的传播速率低、覆盖范围小、环境复杂度高。延非常小，在每个可分辨的时延间隔中，多径分量很小，所以为模型，我们需要知道多径到达时间的统计情况。??信道模型??识可得，ＵＷＢ信道中的多径传输部分是成簇到达的（朱刚，ａｌ?（Ｓ－Ｖ）模型对这种成簇到达的信号进行了比较合理的描述。??人为的将信号的到达情况分为两部分进行分析，且为两个不相关分为信号中各簇的到达情况，第二部分分析簇内各多径信号的到达幅度服从瑞利分布。??幅??
图４?ＴＯＡ二维定位原理图??Ｆｉｇ．４?ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ＴＯＡ??达时间差的定位算法——ＴＤＯＡ算法??原理基于圆形的几何性质，ＴＤＯＡ算法在定位原理上与ＴＯＡ算法是基于双曲线的几何性质实现的，不同的是算法虽然相易实现，精度也更高。我们己知的是电磁波在空气中的的传据包到各个基站，各个基站进行数据处理后进行数据回传给出标签到各个基站的信号到达时间差，电磁波传播速度又己签到各个基站的距离以及距离之差，此时标签的位置就在以两个基站的距离之差为标签到不同参考基站距离差的双曲线赢??＇?ＢＳ１??＼??、、、、、?／??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TDOA无线定位的NLOS误差抑制算法[J]. 王正,陈兵. 电子科技. 2014(06)
[2]单基站UWB定位距离的获得及处理方法[J]. 安宝强,张浩,崔学荣. 现代电子技术. 2014(07)
[3]基于单基站天线阵列的超宽带定位AOA估计方法[J]. 张浩,刘兴,Gulliver T A,崔学荣. 电子与信息学报. 2013(08)
[4]脉冲超宽带定位技术综述[J]. 肖竹,黑永强,于全,易克初. 中国科学（F辑:信息科学）. 2009(10)
[5]UWB超宽带技术研究及应用[J]. 王一强,孙罡. 江西通信科技. 2008(03)
[6]密集多径环境下UWB测距的NLOS误差减小方法[J]. 吴绍华,张钦宇,张乃通. 电子学报. 2008(01)
[7]超宽带脉冲信号波形失真仿真与分析[J]. 扈罗全,朱洪波. 中国电子科学研究院学报. 2006(03)
[8]UWB室内视距环境多径传播模型[J]. 汪洋,张乃通,唐珣,孙亚楠. 通信学报. 2005(10)
[9]基于超宽带技术的无线传感器网络[J]. 吴微威,王卫东,卫国. 中兴通讯技术. 2005(04)
博士论文
[1]基于UWB信号的多基站与单基站定位算法的研究与性能分析[D]. 屠晓东.中国海洋大学 2012
[2]基于IR-UWB无线室内定位的机理研究[D]. 蒙静.哈尔滨工业大学 2010
[3]LOS/NLOS无线定位方法研究[D]. 陈璋鑫.电子科技大学 2009
[4]复杂环境下GPS信号参数估计与定位方法研究[D]. 郑利龙.清华大学 2004
硕士论文
[1]非视距环境下超宽带定位技术研究[D]. 张同丽.西安科技大学 2018
[2]混合距离和角度测量的非视距识别和非视距减弱算法研究[D]. 周德军.华中师范大学 2013
[3]蜂窝网络抑制非视距误差定位算法研究[D]. 郭东明.西南交通大学 2007
本文编号：3276935
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