UWB組網定位算法研究.pdf

1、隨著科學技術的迅猛發(fā)展，人們對位置服務的需求變得越來越多，對位置定位精度的要求越來越高。位置服務產業(yè)在智慧城市、救災減災、物聯(lián)網等諸多領域都存在廣闊的市場。現(xiàn)如今，全球定位系統(tǒng)GPS已經有效解決了室外的定位問題，同時隨著生活水平的提高，人們對部分特殊病人（如：老年癡呆癥患者、高危傳染病患者以及精神狀態(tài)異?；颊叩龋┑陌踩O(jiān)護問題也變得越來越重視，對位置服務的關注重心也開始從室外逐漸轉移到室內。
　　由于室內環(huán)境復雜，存在大量非視距因

2、素，傳統(tǒng)的室內無線定位技術如：射頻識別、藍牙、超聲波等，在定位精度上已經很難滿足人們的需求。而超寬帶技術以其具有的抗干擾能力強、穿透能力強和定位精度高等適合于室內定位環(huán)境的優(yōu)點，在室內人員精確定位上得到人們更多的青睞。本文也將在基于超寬帶技術的定位算法上展開研究。
　　首先，本文研究了超寬帶信號與室內傳輸信號模型的特性，并選用IEEE802.15.4a模型作為本文的超寬帶信道模型。接著介紹了幾種超寬帶定位中常用的測距方法和經典定位

3、算法，并對誤差的主要來源和對非視距誤差的鑒別與抑制方法展開討論。詳細介紹了三種非視距鑒別與抑制算法，分別為：N-Taylor算法、基于幾何面積的鑒別算法和基于Chan的殘差加權算法。
　　然后，結合雙向測距TWR與到達時間差測距TDOA的測距原理，提出一種TWR/TDOA混合測距的方法，該測距方法不需要考慮參考節(jié)點與目標節(jié)點時鐘同步，同時有效減小了TWR測距階段由節(jié)點對信號響應時造成的時延誤差問題。在非視距誤差問題的處理上，本文在

4、基于幾何面積的鑒別算法和基于Chan的殘差加權算法的基礎上進行適當修改，并通過迭代加權的方式對測距估計值進行修正，直到其結果到達規(guī)定的門限值為止，從而降低系統(tǒng)的定位誤差。
　　最后，本論文采用MATLAB軟件，在室內環(huán)境下和視距與非視距環(huán)境下分別對經典Chan算法、經典Taylor算法、幾何面積鑒別法與本文提出的TWR/TDOA混合定位算法進行了仿真實驗與分析，結果表明，無論在視距還是非視距仿真環(huán)境下，本論文提出的基于TWR/TD