基于UWB的無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)研究.pdf

1、超寬帶UWB(Ultra Wide Band)技術(shù)，又稱(chēng)為沖激無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，其波形的相對(duì)能量帶寬大于0.20～0.25，具有發(fā)射功率低、抗多徑、抗干擾、傳輸速率高、穿透能力強(qiáng)等特點(diǎn)，自2002年2月被FCC（國(guó)際聯(lián)邦通信委員會(huì)）允許通過(guò)以來(lái)一直備受關(guān)注，現(xiàn)已成為無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域研究開(kāi)發(fā)的一個(gè)熱點(diǎn)，并被視為下一代無(wú)線(xiàn)通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　 超寬帶技術(shù)在諸多應(yīng)用領(lǐng)域體現(xiàn)出極大的優(yōu)勢(shì)，在無(wú)線(xiàn)定位方面更是優(yōu)于傳統(tǒng)的幾種定位方式，本文的主要

2、研究?jī)?nèi)容就是UWB在LOS環(huán)境下的測(cè)距定位。第四章基于UWB的定位方法是本文的重點(diǎn)，本章首先介紹了UWB在無(wú)線(xiàn)定位領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)以及適用于UWB技術(shù)的無(wú)線(xiàn)定位方式，對(duì)于TOA定位方式只做了簡(jiǎn)單的LSE位置估計(jì)，對(duì)更加實(shí)用的TDOA定位方式進(jìn)行了更加深入的研究，主要介紹了三種典型的TDOA雙曲線(xiàn)定位算法，即Fang算法、Chan氏算法和Taylor算法，并仿真比較它們的定位精度。
　　 Fang算法屬于具有解析表達(dá)式解得TDOA算法，

3、這種算法不能利用冗余信息來(lái)提高定位精度，Chan氏算法是另外一種具有解析表達(dá)式解的算法，該算法是LOS環(huán)境下最大似然(ML)估計(jì)的近似實(shí)現(xiàn)方法，在參數(shù)誤差很小時(shí)能達(dá)到CRLB。其特點(diǎn)是計(jì)算量小，在噪聲服從高斯分布的環(huán)境中定位精度高，但在NLOS環(huán)境下其性能大大降低。另外，同為具有解析表達(dá)式解的算法，Chan氏算法可以通過(guò)增加基站的數(shù)目來(lái)提高其定位精度。
　　 Taylor算法是一種TDOA遞歸算法，該算法適用于各種無(wú)線(xiàn)定位環(huán)境，

4、在每一次遞歸中通過(guò)求解TDOA測(cè)量誤差的局部線(xiàn)性LS解來(lái)改進(jìn)估計(jì)位置，因此計(jì)算量較大，而且需要合適的初始值估計(jì)位置，只有在初始估計(jì)位置與實(shí)際位置接近的情況下才能得到準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，在初始位置選擇不好時(shí)很難保證算法的收斂性。然而在實(shí)際應(yīng)用中，初始位置是不好確定的，這就限制了Taylor算法的定位精度。
　　 為解決Taylor算法初始位置選擇的問(wèn)題，我們?cè)赥aylor算法開(kāi)始之前運(yùn)用特定算法對(duì)MS先進(jìn)行一次定位，將這個(gè)定位結(jié)果作為

5、Taylor算法的初始值，不難理解，我們要求這種算法的計(jì)算量要小，以免增加整個(gè)過(guò)程的計(jì)算量，而且最重要的是這種算法的定位精度要高，以保證初始值的質(zhì)量，顯然，在LOS環(huán)境下Chan氏算法剛好滿(mǎn)足這兩個(gè)要求。
　　 本文對(duì)以上幾種算法分別進(jìn)行了仿真分析，并將它們?cè)谙嗤瑴y(cè)距誤差方差條件下的平均定位誤差進(jìn)行了比較，在此基礎(chǔ)上結(jié)合Chan氏算法和Taylor算法的優(yōu)勢(shì)將二者結(jié)合進(jìn)行LOS環(huán)境下的無(wú)線(xiàn)定位，即Taylor算法的初始值是Cha