基于移动通信的生命无线智能探测技术研究

发布时间：2017-12-12 14:33

  本文关键词：基于移动通信的生命无线智能探测技术研究

  更多相关文章： 灾害救援 移动通信系统 信道统计建模 路径损耗 衰落效应 定位算法 凸优化 半定松弛

【摘要】：灾害救援是当今社会面临的一大难题,亟须开发高效、高可靠性的搜救技术。随着信息技术的飞速发展,手机己逐渐成为人们不可或缺的生活工具。鉴于手机的高普及度与高信号强度,基于手机通信的搜救技术引起了人们的关注。然而,目前基于手机的通信救援系统设计尚未成熟,在通信系统设计、灾害信道建模、定位算法设计等方面还存在诸多不足。针对现阶段手机通信救援系统面临的难题,本论文从上述三个方面着手进行深入分析与创新研究,取得了以下成果：1)针对紧急救援基站设计存在的通信建立、干扰屏蔽、信号诱发等问题,本文基于GSM的通信机理分析,深入研究了被动式的小区重选触发、用户登记、手机信号诱发、跳频扩频等关键技术,并提出了相应的实施方法。在此基础上,本文进一步研究了适用于复杂信道环境的高效紧急救援系统,提出了一种基于手持中继探测终端的协作式通讯救援系统。2)本文深入研究了紧急救援基站与手机间的通信信道建模,并提出了一种基于空间平滑旋转不变性信号参数估计方法(SS-ESPRIT)的灾害信道建模方法。通过实际废墟场景的测量,本文建立了基于SS-ESPRIT的废墟信道时域统计模型,并分析了废墟信道统计特性。结果显示,该信道建模方法具有时间分辨率高、模型阶数低、计算量小、抗干扰性能好等优势。3)基于路径损耗模型,本文对低天线便携设备与手机间的复杂通信信道进行了精细建模。通过多废墟场景内的大量实验,本文分别建模分析了参考点功率、路径损耗指数、阴影衰落、小尺度衰落等各个模型参数,并探究了天线高度、天线极化方式、视距与非视距效应等对路径损耗的影响。此外,本文还研究了灾害场合常见障碍物包括人体的损耗特性。4)针对灾害环境下未知参数与强噪声造成的低精度、收敛性差等定位难题,本文深入研究了基于多锚点测量方式与路径损耗信道模型的定位方法,并提出了一种适用于灾害场景的半定规划凸优化定位算法。通过半定松弛将最大似然估计问题转化为单极值的凸优化问题,有效解决了路径损耗模型中未知参数与强噪声造成的定位难题。仿真结果显示,该优化算法接近克拉美罗下限。此外,本文还研究分析了额外损耗偏差的影响与视距/非视距数据并存情形下的定位问题。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5

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本文编号：1282863