超寬帶脈沖設計與室內(nèi)定位算法研究.pdf

1、在室內(nèi)定位需求逐漸提高的背景下，超寬帶(Ultra Wideband,UWB)技術憑借極高的時間分辨率成為室內(nèi)高精度無線定位的有效解決方案。本文歸納了現(xiàn)有無線定位的方案，并從UWB信號生成和定位這兩個方向著手，對UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)的定位性能進行研究。本文研究的內(nèi)容和創(chuàng)新點如下：
　　（1）首先，本文在總結已有研究成果的基礎上，分析UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)定位誤差的主要來源，給出了UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)的定位性能評判標準。在不同信道環(huán)境下，對

2、現(xiàn)有定位算法，如Taylor算法、Caffery算法、Chan算法、Fang算法、Friedlander算法、球面相交算法、球面插值算法進行了仿真分析，同時給出了各個算法對應的克拉美羅限(Cramér-Rao Low Bound,CRLB)。
　?。?）多用戶干擾問題是UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)定位誤差的主要來源之一，為尋找該問題的解決方案，本文從設計抗干擾脈沖的角度入手，討論了當前UWB脈沖設計中常見的隨機數(shù)選擇算法。在此基礎上，以各階

3、相互正交的修正Hermite函數(shù)作為基函數(shù)，分析運用MMSE準則進行UWB脈沖設計的可能性，提出了一種基于自適應迭代的脈沖設計方案。本文同時給出了相應的仿真結果，驗證了所提方案得到的設計脈沖在低信噪比環(huán)境下，具有較強相關峰值，更易于檢測；同時在脈沖的定時捕獲性能上，設計脈沖的性能也優(yōu)于傳統(tǒng)的Gaussian脈沖和Reyleigh脈沖。
　　（3）針對UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)的另一主要誤差來源—信道非視距(Non-line of Sigh

4、t,NLOS)誤差問題，本文詳細研究了UWB信號的IEEE802.15.4a信道模型，對該信道的主要表征參數(shù)做了深入分析和仿真，給出了該模型的完整參數(shù)列表。在此基礎上，本文提取了信道表征參數(shù)的概率分布函數(shù)(Probability Distribution Function,PDF)，將PDF的KL散度設計為信道NLOS狀態(tài)判斷的依據(jù)，設計了基于似然比檢測的信道狀態(tài)鑒別方案。為了驗證此方案的判別時效性和正確率，本文同時給出了該方案的信道鑒