室内复杂环境下基于UWB的定位技术研究

发布时间：2021-08-27 23:46

　　随着5G时代的到来,物联网发展进入一个高峰期,人们对高精度室内定位的需求激增。UWB技术因为其具有抗多径能力强、纳秒级别的极高时间分辨率等优点,成为高精度室内定位首选方案之一。室内环境复杂多变,UWB室内定位系统在进行定位时,会存在测量噪声和NLOS误差,导致传统定位算法在NLOS环境下的定位效果较差。如果不对系统中存在的NLOS误差进行纠正,会导致UWB室内定位系统的性能大幅度下滑。想要抑制NLOS误差,首要任务是对LOS和NLOS传播环境进行准确鉴别,然后配合相关算法对误差进行抑制。本文以此为背景,研究室内复杂环境下基于UWB的定位技术。主要工作如下:（1）实现UWB室内定位接收信号的仿真,发射信号采用PPM-TH-UWB,信道模型采用IEEE802.15.3a定义的信道统计模型,并添加高斯噪声模拟复杂环境。生成的信号数据为后面基于UWB信号的分类研究提供研究数据。（2）提出两种无需先验知识的,直接对接收的UWB信号进行LOS、NLOS鉴别分类的方法。一种是基于1D-CNN的分类方法,直接对一维UWB信号进行特征提取再进行分类。另一种是基于递归图和CAENN的分类方法,将UWB信号... 

【文章来源】：华侨大学福建省

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

信号分类示意图

其中,α2表示脉冲形成因子。无直流分量是脉冲形成的基本条件,经过求导后的高斯脉冲导函数都符合这个条件。图2.2给出了高斯脉冲波形和它的前十一阶高斯导函数的波形图,通过分析对比时域波形可知,高斯导函数的阶数越高,脉冲波形波峰也就越多,而波峰越多的信号越难被检测和捕获。反而高斯导函数的阶数越低,其产生设备也越简单,波形生成也越容易实现。

图2.3给出高斯脉冲的前11阶导函数的功率谱密度(PSD),从图中可以看出,一阶导函数的PSD虽然符合辐射极限,但形状很窄,随着高斯导函数阶数的增加,PSD可以更加逼近FCC定义的室内辐射极限,但是高斯导函数的阶数越小,设备也越简单,成本也就越低,所以综合考量,通常选用高斯脉冲二阶导函数作为脉冲波形。2.2 UWB信号分类

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种面向位置服务的超宽带室内定位算法[J]. 付文涛,董兴波,符强,纪元法,孙希延,何倩.  重庆大学学报. 2020(07)
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[4]基于BP人工神经网络的室内移动定位技术[J]. 刘绍刚,李燕梅,李艳平.  现代电子技术. 2019(15)
[5]基于UWB定位系统硬件平台设计[J]. 刘琦,沈锋,王锐.  电子科技. 2019(10)
[6]基于低功耗蓝牙信标的室内定位方法研究[J]. 刘振远,侯明祥,方维维,李阳阳,路红英.  中国电子科学研究院学报. 2018(05)
[7]超宽带室内定位算法综述[J]. 赵红梅,赵杰磊.  电信科学. 2018(09)
[8]室内定位技术研究综述[J]. 杨奎河,胡新红.  信息通信. 2018(08)
[9]基于TW-TOF的UWB室内定位技术与优化算法研究[J]. 牛群峰,曹一帆,王莉,惠延波.  自动化与仪表. 2018(01)
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硕士论文
[1]超宽带室内定位算法研究与实现[D]. 赵杰磊.郑州轻工业大学 2019
[2]基于Wi-Fi室内定位的改进算法及移动网络微覆盖研究[D]. 李娜.华侨大学 2018
[3]改进的超宽带室内定位算法研究[D]. 刘浩杰.长安大学 2017



本文编号：3367342