脈沖超寬帶系統(tǒng)測距定位及誤差校正算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Network,WSN)作為一個新興的技術領域,有著廣泛的應用前景,而傳感器節(jié)點間的測距定位技術是整個網(wǎng)絡實現(xiàn)的前提基礎,因此也得到了越來越多的學者對其進行研究。針對無線傳感器節(jié)點的應用特點,考慮到超寬帶(Ultra Wide Band,UWB)系統(tǒng)功耗低、硬件復雜度低、抗干擾性強等特點,本文選定利用超寬帶技術來實現(xiàn)測距和定位。同時,針對非視距下測距結果誤差較大的不足,本文還研究了基于SV

2、R的誤差校正校正技術。具體來講,本文的主要研究內容如下:
　　首先,針對WSN應用特點和要求,本文引入了UWB技術,并且仿真產(chǎn)生了UWB信號、超寬帶傳輸信道。分析了超寬帶信號在產(chǎn)生、傳播、接收中遇到的問題后,本文進行了仿真實驗。通過仿真我們發(fā)現(xiàn)了超寬帶信道擁有密集多徑的特點,尤其在非視距信道下,多徑時延表現(xiàn)非常明顯。
　　第二,分析了現(xiàn)有測距體制中常用到的幾種算法,包括MES算法、TC算法等,針對接收到的超寬信號特點,本文研

3、究了一種基于粗測距-精確測距的兩步測距法。在粗測距中,對現(xiàn)有MES算法和TC算法進行了改進,采用了基于幅度四階矩的改進算法;在精確測距中,本文中引入動態(tài)門限的概念,算法無論是在速度上還是精度上都有很明顯改進,測距結果的性能較之前的算法有很明顯的提升。
　　第三,針對測距結果中的誤差,尤其是在非視距下的比較嚴重,研究了一種基于SVR的誤差校正技術。該方法操作簡單,只需把相應的特征提取出,并送入已經(jīng)訓練好的回歸模型中。無論是在視距還是

4、非視距信道中,無需知道當前的信噪比,模型都能給出很好的誤差估計結果。經(jīng)過校正的誤差明顯減小,性能提升效果十分顯著。
　　最后,介紹了LSE定位算法的原理,對影響定位精度的因素測距精度和參考節(jié)點數(shù)目進行了定量分析,結果表明減少測距誤差和增加參考節(jié)點數(shù)目都可以提高定位精度,但是減少測距誤差才是提高定位精度的最根本途徑。根據(jù)前面的測距結果,本文在二維和三維空間下都進行了仿真實驗。結果表明,在IEEE802.15.4a信道模型下,本文采用