波分多址超宽带系统测距定位及误差校正技术研究

发布时间：2017-09-03 17:31

  本文关键词：波分多址超宽带系统测距定位及误差校正技术研究

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【摘要】：随着互联网、物联网等技术的发展,室内成为人们活动的主要场所,人们对室内高精度定位的需求日益扩大。而在室内环境存在密集多径和非视距情况等不利因素的影响,这给室内精确定位带来挑战。波分多址超宽带(Wavelength Division Multiple Access Ultra Wide Band,WDMA-UWB)系统不仅具有超宽带信号极窄脉冲,时间分辨率高、复杂度低等优点,还具有基于正交小波的波分多址技术的抗干扰能力强、传输速率高等优势,是非常适合于室内的定位技术。首先,针对波分多址超宽带系统测距的到达时间(Time of Arrival,TOA)估计,采用了一种基于熵的低复杂度估计算法。通过利用接收到信号的熵值变化来分辨信号区和噪声区,从而确定首达径分量的到达时间。仿真表明,测距性能相比于传统方法有很大的提高。其次,对于测距误差校正方法,本课题提出了基于高斯过程回归的测距误差校正方法。通过对接收信号提取的特征作为输入,送入训练好的高斯过程回归模型,对测距误差进行预测校正,经过校正后的结果性能提升明显。最后,针对室内定位技术,先对影响定位精度的主要因素进行分析,提出了一种基于LSE-Taylor和PSO-Taylor的协同定位算法。通过对不同测距误差情况下实验仿真,验证了协同定位算法的有效性及实用性。在波分多址超宽带通信体制下,本文通过对室内居住与办公信道模型下进行仿真分析,所采用的系统能达到厘米量级室内定位的需求。
【关键词】：波分多址超宽带 到达时间估计 高斯过程回归 误差校正 协同定位
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题背景及研究的意义8-9
• 1.2 国内外在该方向的研究现状9-15
• 1.2.1 超宽带技术现状9-10
• 1.2.2 超宽带测距技术现状10-13
• 1.2.3 超宽带误差校正技术现状13
• 1.2.4 超宽带定位技术现状13-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-16
• 第2章 超宽带技术基础及系统模型16-27
• 2.1 基于TOA估计的超宽带技术基础16-18
• 2.1.1 波分多址超宽带的定义与特点16-17
• 2.1.2 波分多址超宽带定位的拓扑结构及实现方式17-18
• 2.2 超宽带定位系统模型18-26
• 2.2.1 超宽带信号波形实现18-22
• 2.2.2 信道模型22-25
• 2.2.3 接收信号模型25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第3章 超宽带测距TOA估计算法27-40
• 3.1 基于经典TOA估计原理与性能分析27-29
• 3.2 基于信息熵的超宽带测距算法29-37
• 3.2.1 信息熵的基本理论29-30
• 3.2.2 基于熵的TOA估计算法30-37
• 3.3 仿真分析37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 基于高斯过程回归的误差校正技术40-52
• 4.1 高斯过程基本理论40-44
• 4.1.1 机器学习理论基础40-41
• 4.1.2 贝叶斯学习方法41-42
• 4.1.3 高斯过程回归原理42-44
• 4.2 特征提取及选择44-48
• 4.3 基于GPR的测距误差校正算法48-49
• 4.4 仿真与分析49-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第5章 超宽带系统的室内定位技术52-61
• 5.1 最小二乘算法及粒子群算法52-54
• 5.2 基于多节点的协同定位算法54-56
• 5.3 影响定位精度的因素分析56-57
• 5.3.1 参考节点数56-57
• 5.3.2 测距误差57
• 5.4 实验仿真分析57-60
• 5.5 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果68-70
• 致谢70

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本文编号：786372