基于仿生原理的超分辨耦合网络研究

发布时间：2017-08-04 23:06

  本文关键词：基于仿生原理的超分辨耦合网络研究

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【摘要】：近年来,在无线移动通信技术的迅猛发展推动下,智能终端设备广泛应用于人们的生产、生活中。同时,基于位置服务(Location-Based Service, LBS)的应用成为新的无线移动服务增长点。其中可提供目标位置信息的定位系统是位置服务不可或缺的组成部分。室内定位系统是室外定位系统无法有效渗透到室内环境而产生的研究分支,室内定位系统的研究由于室内环境与硬件布设的不同整体呈现技术多样、算法不一的特征。室内定位系统主要通过传感器网络进行目标位置信息解析,传感器网络的信号媒介有可见光、超声波、红外信号和蓝牙、RFID(Radio Frequency Identification)、超宽带(Ultra-Wideband, UWB)、无线局域网(Wireless Local Area Network, WLAN)等射频信号。其中,随着WLAN技术的广泛使用以及WLAN设备在室内公共场所、私人居所的广泛布设,基于WLAN的室内定位研究越来越具有代表性。同时,在目标信息解析算法中,基于波达角度估计(Angle of Arrival, AOA)信息类定位算法由于其精确性一直备受关注。然而,基于波达角度估计算法所依赖的接收天线阵列具有孔径大,成本高的特点,这是该类算法在室内定位系统应用中的主要瓶颈。所以,解决波达角度估计算法与既有的WLAN接收天线间的兼容问题成为室内定位系统的一个研究热点。本文试图从减小传统波达角度估计系统中天线阵列孔径的角度进行可能方案的探究。工作主要围绕仿生学天线阵列(Biomimetic Antenna Arrays, BMAAs)中可增大阵元接收相位差的二元耦合网络展开。论文的主要工作分三个部分：首先是论证天线阵列孔径对于谱估计算法的精度影响,并对二元仿生学天线模型中的二元耦合网络进行基本原理解析,论证其增大阵元间接收信号差的作用；随后给出对应二元耦合网络的电路模型,并论证增大阵元间的接收相位差可有效扩展阵列孔径；其次给出二元耦合网络模拟电路的实现与测试：最后在验证模拟电路模型的有效性基础之上,提出相应的数字模型,并给出数字模型基于FPGA的实现及测试。
【关键词】：仿生学天线阵 阵列孔径 耦合网络 FPGA
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.7;TN915.02
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景及意义9-14
• 1.1.1 研究背景9-13
• 1.1.2 最新研究趋势及研究意义13-14
• 1.2 仿生学天线阵列14-15
• 1.3 本文工作与章节安排15-16
• 第二章 阵列信号与仿生学耦合网络16-42
• 2.1 阵列接收信号模型16-22
• 2.1.1 二元阵列18-19
• 2.1.2 均匀线阵19-20
• 2.1.3 均匀圆阵20-22
• 2.2 阵列孔径与波达角度估计22-24
• 2.2.1 阵列孔径22-23
• 2.2.2 阵列孔径与空间谱估计23-24
• 2.3 二元仿生学耦合网络24-32
• 2.3.1 听觉系统定向原理24-26
• 2.3.2 二元仿生学耦合网络26-30
• 2.3.3 三元仿生学耦合网络30-32
• 2.4 增大接收相位差与MUSIC算法32-40
• 2.4.1 增大接收相位差与阵列孔径32-35
• 2.4.2 增大接收相位差与MUSIC算法35-40
• 2.4.2.1 单个入射信号35-38
• 2.4.2.2 两个入射信号38-40
• 2.5 本章小结40-42
• 第三章 仿生学耦合网络电路实现与测试42-51
• 3.1 二元耦合网络电路仿真42-45
• 3.2 二元耦合网络的设计与实现45-46
• 3.3 二元耦合网络电路测试46-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第四章 仿生学耦合网络的FPGA设计与实现51-62
• 4.1 二元耦合网络数字模型51-55
• 4.2 数字模型的设计55-56
• 4.3 基于FPGA的实现与仿真56-58
• 4.4 硬件平台与实际测试58-60
• 4.5 本章小结60-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 5.1 论文总结62
• 5.2 工作展望62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目69

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本文编号：622130