基于超宽带雷达的室内定位关键技术的研究

发布时间:2018-11-01 10:32
【摘要】:超宽带雷达具有大宽带,抗干扰性强,低截获概率等优势,因此近年来受到了研究者们的广泛关注。超宽带雷达在定位领域,尤其是室内定位领域的研究也越来越多。本文针对冲击体制下的超宽带雷达,分别研究了在室内一维距离目标定位与追踪和室内二维平面目标定位与追踪下,从原始雷达信号中对目标回波信号的提取与分离,并进行了详细的算法研究和实验探究,同时利用上位机对算法进行了实现。论文首先介绍了超宽带雷达在定位领域的研究现状,并与其他体制下的定位系统进行了对比。其次介绍了本文所采用的雷达系统,并对该系统各模块的性能进行了分析,同时探讨了冲击体制下超宽带雷达目标探测的模型。本文随后研究了在室内一维距离定位情境下的高分辨目标定位与追踪算法。算法首先利用动目标检测算法和峰值检测算法,将轨迹信号初步提取出来,然后通过本文提出的基于熵值变化准则的经验模态分解算法对初步提取出来的含噪信号进行去噪重构,并与经过基于连续均方误差准则的经验模态分解去噪重构算法后得到的信号进行对比,通过实测数据验证,基于熵值变化准则的经验模态分解算法能有效地降低误差,得到更精确的运动轨迹;然后利用卡尔曼滤波追踪算法对实测信号进行目标追踪。本文随后研究了室内二维距离定位情境下的室内定位模型,其中包括方位到达角定位模型(AOA)、圆周定位模型(TOA)、双曲线定位模型(TDOA)等,并对双曲线定位模型下的Chan算法和Fang算法进行了深入研究。随后,本文提出了基于交互多模型的扩展卡尔曼滤波(IMM-EKF)追踪算法,并通过仿真实验证明该算法与经典扩展卡尔曼滤波追踪算法相比,IMM-EKF追踪算法具有更强的机动性、能有效降低突变噪声干扰的特性。最后,本文利用MFC平台,对该算法进行了上位机实现,并利用实测数据验证其算法和系统的可靠性与实时性。
[Abstract]:Ultra-wideband radar (UWB) has many advantages, such as large wideband, strong anti-jamming, low probability of interception and so on, so it has been paid more and more attention by researchers in recent years. UWB radar in the field of positioning, especially in the field of indoor positioning more and more research. In this paper, the extraction and separation of the target echo signal from the original radar signal under the indoor one-dimensional range target location and tracking and the indoor two-dimensional plane target location and tracking are studied respectively for the UWB radar under the impact system. At the same time, the algorithm is realized by the upper computer. This paper first introduces the research status of UWB radar in the field of positioning, and compares it with other positioning systems. Secondly, the radar system used in this paper is introduced, and the performance of each module of the system is analyzed. At the same time, the model of UWB radar target detection under impact system is discussed. Then, the high resolution target location and tracking algorithm in indoor one-dimensional range location is studied. The algorithm first uses the moving target detection algorithm and the peak detection algorithm to extract the trajectory signal. Then, the proposed empirical mode decomposition algorithm based on entropy change criterion is used to reconstruct the noise signal. Compared with the signal obtained by the empirical mode decomposition and reconstruction algorithm based on the continuous mean square error criterion, the empirical mode decomposition algorithm based on entropy change criterion can effectively reduce the error. Obtain more accurate motion trajectory; Then the Kalman filter tracking algorithm is used to track the measured signal. In this paper, the indoor positioning model under the condition of indoor two-dimensional distance positioning is studied, including the azimuth arrival angle location model, (AOA), circumferential positioning model, (TOA), hyperbolic positioning model, (TDOA), and so on. The Chan algorithm and Fang algorithm based on hyperbolic localization model are studied. Then, an extended Kalman filter (IMM-EKF) tracking algorithm based on interactive multiple models is proposed, and the simulation results show that the algorithm is compared with the classical extended Kalman filter tracking algorithm. The IMM-EKF tracking algorithm is more mobile and can effectively reduce the abrupt noise interference. Finally, using MFC platform, the algorithm is implemented on the host computer, and the reliability and real-time performance of the algorithm and the system are verified by the measured data.
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN958

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 杨镇华;伍文峰;李涛;;超宽带雷达及其应用[J];科技资讯;2006年01期

2 梁甸农,陆仲良,周智敏,粟毅;超宽带雷达技术[J];国防科技参考;1998年01期

3 黎海涛,徐继麟;超宽带雷达目标回波建模[J];系统工程与电子技术;2000年10期

4 李江源,王建国,杨建宇,唐斌,叶瑞青;超宽带雷达的低截获性分析[J];雷达科学与技术;2005年05期

5 林圣国;周国安;向正义;;超宽带雷达抗干扰性能研究[J];弹箭与制导学报;2005年SB期

6 胡伟东,吕昕,高本庆;超宽带雷达技术的新进展[J];无线电工程;2005年01期

7 顾苏;王晓红;陈沁梅;;超宽带雷达中的超高速数据采集技术[J];雷达与对抗;2007年04期

8 蒋留兵;车俐;;混沌在超宽带雷达中的应用[J];现代电子技术;2009年13期

9 蒋留兵;车俐;;混沌超宽带雷达信号的应用研究[J];现代雷达;2009年10期

10 李斌;赵慧敏;;一种用于人体生命信号检测的超宽带雷达设计[J];空间电子技术;2012年04期

相关会议论文 前6条

1 赵玉;陆志宏;;超宽带雷达技术研究[A];中国造船工程学会电子技术学术委员会2011年海战场电子信息技术学术年会论文集[C];2011年

2 刘思力;潘伟;毛宁;;光导开关在超宽带雷达中的应用[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年

3 刘东红;张永顺;陈志杰;程俊斌;;基于时域双谱的超宽带雷达目标特征提取[A];通信理论与信号处理新进展——2005年通信理论与信号处理年会论文集[C];2005年

4 卢桂琳;;超宽带雷达信号的调制研究[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年

5 张媛;张林让;马剑英;;超宽带雷达低空多路径回波建模与仿真[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年

6 阮成礼;袁乃昌;;皮秒光导开关及超宽带雷达的实验室模型的研制[A];1993年全国微波会议论文集(下册)[C];1993年

相关重要报纸文章 前3条

1 陈绍黔 陈萍;能侦测废墟下30米处生命体征信号[N];人民公安报·消防周刊;2011年

2 陈绍黔;“警用超宽带雷达式生命探测仪”通过鉴定[N];人民公安报·消防周刊;2010年

3 林均红 陈绍黔 薛云 徐兰山;灾害现场20米内能捕捉生命迹象[N];科技日报;2010年

相关博士学位论文 前6条

1 黎海涛;超宽带雷达关键技术研究[D];电子科技大学;2000年

2 陈隽永;小波理论及其在超宽带雷达中的应用研究[D];电子科技大学;2000年

3 王党卫;超宽带雷达目标电磁特征抽取与识别方法研究[D];国防科学技术大学;2006年

4 杨利民;超宽带雷达目标探测技术研究[D];南京理工大学;2012年

5 张光甫;瞬态天线及其在超宽带雷达中的应用[D];国防科学技术大学;2004年

6 贺峰;宽带/超宽带雷达运动人体目标检测与特征提取关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 陈凯;超宽带雷达测试系统中无线同步的研究[D];南京理工大学;2013年

2 刘淼;基于超宽带雷达传感器的土壤信道估计[D];电子科技大学;2015年

3 董纪私;无载波超宽带雷达信号检测算法研究[D];电子科技大学;2014年

4 余高干;0.4~18GHz超宽带雷达接收前端小型化的研究[D];电子科技大学;2015年

5 靳磊磊;超宽带雷达截获中的信号检测与数据存储实现研究[D];北京理工大学;2016年

6 刘颖;星载超宽带雷达信号参数测量方法与DSP软件实现[D];北京理工大学;2016年

7 唐良勇;基于超宽带雷达的非接触式多目标生命体征检测算法研究[D];南京理工大学;2016年

8 刘治平;超宽带雷达中脉冲产生技术研究[D];湖南师范大学;2016年

9 朱方启;基于模糊逻辑控制的目标识别技术研究[D];电子科技大学;2016年

10 张青雨;基于超宽带雷达的室内定位关键技术的研究[D];南京理工大学;2017年



本文编号:2303642

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xixikjs/2303642.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户521b3***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com