基于UWB脈沖信號(hào)的定位機(jī)制研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著市場(chǎng)需求和技術(shù)驅(qū)動(dòng)，寬帶無(wú)線通信成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。目前，藍(lán)牙是短距離通信應(yīng)用的主流技術(shù)，但其提供的傳輸速率還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足不斷發(fā)展的寬帶多媒體業(yè)務(wù)的需求。因此，研究新型的適合于短距離、高速率無(wú)線連接的低功耗、低成本物理層技術(shù)成為必然趨勢(shì)。 超寬帶(UWBUltra-WideBand)無(wú)線通信技術(shù)正是短距離寬帶通信領(lǐng)域(或稱無(wú)線個(gè)域網(wǎng)，WPAN．WirelessPersonalAreaNetwork)的新興代表。研究表

2、明，利用超寬帶技術(shù)可以在10米距離內(nèi)提供高達(dá)100Mbits／s以上甚至1Gbits／s的傳輸速率，且可以與現(xiàn)有窄帶無(wú)線通信系統(tǒng)很好地共存。因此，超寬帶技術(shù)將是短距離、高速無(wú)線連接最具開(kāi)發(fā)潛力的物理層技術(shù)之一。 另外，超寬帶沖激無(wú)線電可以通過(guò)產(chǎn)生超短脈沖來(lái)得到頻率帶寬．特別寬、功率譜密度極低的信號(hào)。這種信號(hào)抗多徑衰落能力強(qiáng)、具有很低的截獲概率以及很低的功率損耗，其鮮明的強(qiáng)抗干擾能力、良好的信號(hào)隱蔽性、極低的功耗等特點(diǎn)，使之在軍事

3、通信中有著廣泛的應(yīng)用前景。另一方面，在民用領(lǐng)域，隨著技術(shù)的不斷推陳出新，無(wú)線定位成為一項(xiàng)具有廣闊前景的業(yè)務(wù)。在倉(cāng)儲(chǔ)貨物、病人追蹤以及現(xiàn)場(chǎng)搜救等方面，借助無(wú)線定位可以到事半功倍的效果。 傳統(tǒng)的定位技術(shù)如全球定位系統(tǒng)(GPS—GlobalPositioningSystem)以及蜂窩定位系統(tǒng)等受多徑和非視距傳播等影響，很難應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境。而以UWB作為傳輸技術(shù)的通信網(wǎng)具有抗噪聲和干擾能力強(qiáng)、多徑分辨力高、穿透能力強(qiáng)、通信容量大等眾多優(yōu)

4、點(diǎn)，因此基于UWB的測(cè)距和定位具有傳統(tǒng)定位方式無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。 目前，超寬帶技術(shù)在短距離、高速無(wú)線連接方面的應(yīng)用還是一個(gè)嶄新的課題，相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也還為最終統(tǒng)一，許多理論問(wèn)題和關(guān)鍵技術(shù)仍有待于進(jìn)行深入研究。 論文在簡(jiǎn)要介紹超寬帶無(wú)線通信的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)完成了以下三方面的內(nèi)容： 首先，根據(jù)已有的文獻(xiàn)報(bào)道及研究成果，分析研究了目前廣泛應(yīng)用的測(cè)距技術(shù)以及三角定位算法，選擇到達(dá)時(shí)間／時(shí)間差檢測(cè)(TOA／TDOA--Time

5、ofArrival／TimeDifference0fArrival)作為本文的測(cè)距方法。 其次，研究了基于TOA的最小二乘估計(jì)(LSE-LeastSquareError)和基于TDOA的最大似然估計(jì)(ML-MaximumLikelihood)。同時(shí)利用LSE估計(jì)，在加性高斯白噪聲(AWGN-AddWhiteGaussNoise)信道下做了定位仿真，分析引起定位誤差的各個(gè)因素，并尋求相應(yīng)的措施減少誤差。 最后，分析研究了U