【摘要】：室內(nèi)定位技術(shù)目前正迅速發(fā)展并且需求日益增加。超寬帶(Ultra wide bandwidth,UWB)無(wú)線通信技術(shù)較其它短距無(wú)線通信技術(shù)在室內(nèi)定位方面顯現(xiàn)出抗干擾能力強(qiáng)、穿透性高、抗多徑衰落能力強(qiáng)和厘米級(jí)定位精度等優(yōu)勢(shì)。超寬帶信道特性的研究和信道模型的建立是定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和前提。本文采用頻域測(cè)量方法和基于射線追蹤和一致性幾何繞射理論的仿真方法分析了室內(nèi)及室內(nèi)到室外場(chǎng)景的路徑損耗和多徑衰落特性并建立了數(shù)學(xué)模型。首先采用傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)行頻域測(cè)量,測(cè)量場(chǎng)景包括室內(nèi)辦公室視距環(huán)境及室內(nèi)到走廊嚴(yán)重遮擋的非視距場(chǎng)景。由實(shí)測(cè)方案得到頻率對(duì)應(yīng)的路徑損耗結(jié)果,采用最小二乘法及回歸顯著性校驗(yàn)方法擬合與檢驗(yàn),結(jié)果顯示與距離相關(guān)的路徑損耗滿足對(duì)數(shù)正態(tài)分布,陰影衰落滿足正態(tài)分布;子帶頻率的對(duì)數(shù)與路徑損耗呈線性關(guān)系,頻率衰減指數(shù)滿足正態(tài)分布特性。針對(duì)多徑特性,采用傅里葉反變換、加窗、CLEAN算法等對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理得到信道沖激響應(yīng),根據(jù)室內(nèi)與室內(nèi)到走廊沖激響應(yīng)的差異,室內(nèi)功率延遲剖面(Power delay profile,PDP)采用分段指數(shù)模型來(lái)描述,各位置功率延遲剖面統(tǒng)計(jì)均值經(jīng)分簇算法得到各簇首徑及簇內(nèi)各徑信號(hào)到達(dá)時(shí)間位置和強(qiáng)度,并依據(jù)數(shù)值分析、數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)和校驗(yàn)得到信道參數(shù)以及幅度衰落分布;室內(nèi)到走廊環(huán)境的功率延遲剖面使用改進(jìn)的分段指數(shù)規(guī)律來(lái)描述。通過(guò)構(gòu)造等比例的室內(nèi)辦公室和室內(nèi)到走廊的3D模型進(jìn)行確定性仿真,對(duì)仿真結(jié)果采用與頻域測(cè)量方法中相同的分析方法,分析結(jié)果顯示路徑損耗分布和多徑衰落特征與實(shí)測(cè)方法一致,驗(yàn)證了確定性方法研究超寬帶信道的合理性和適用性最后,根據(jù)實(shí)測(cè)和仿真方法中數(shù)據(jù)分析所采用的方法和結(jié)論,對(duì)路徑損耗建立了與距離和頻率均相關(guān)的數(shù)學(xué)解析模型;由多徑衰落特征,對(duì)室內(nèi)視距場(chǎng)景建立了雙指數(shù)模型,對(duì)室內(nèi)到走廊嚴(yán)重遮擋場(chǎng)景建立了分段指數(shù)模型。
[Abstract]:Indoor positioning technology is developing rapidly and the demand is increasing day by day. Compared with other short-range wireless communication technologies, Ultra wide bandwidth (UWB) has the advantages of strong anti-interference ability, high penetration, strong anti-multipath fading ability and centimeter-level positioning accuracy. The research of UWB channel characteristics and the establishment of channel model are the foundation and premise of the design and implementation of the positioning system. In this paper, the frequency domain measurement method and the simulation method based on ray tracing and consistent geometric diffraction theory are used to analyze the path loss and multipath fading characteristics of indoor and indoor scenes, and the mathematical model is established. Firstly, the traditional statistical analysis method is used to measure the frequency domain. The measurement scene includes the indoor office visual range environment and the non-visual range scene which is heavily occluded from the indoor to the corridor. The method of least square method and regression significance check method are used to fit and test the path loss corresponding to the frequency. The results show that the distance dependent path loss satisfies the logarithmic normal distribution and the shadow fading satisfies the normal distribution. The logarithm of the subband frequency is linearly related to the path loss, and the frequency attenuation exponent satisfies the normal distribution characteristic. In view of the multipath characteristics, the channel impulse response is obtained by using Fourier inverse transform and windowed clear algorithm. According to the difference between indoor and indoor to corridor impulse response, Power delay profile is described by a piecewise exponential model. The statistical mean of power delay profile of each position is obtained by clustering algorithm, and the time of arrival and intensity of the signals of each cluster head and each diameter within the cluster are obtained, and the numerical analysis is carried out. The channel parameters and amplitude fading distribution are obtained by mathematical statistics and calibration, and the power delay profile from indoor to corridor environment is described by improved piecewise exponential law. The deterministic simulation is carried out by constructing the equal proportion indoor office and indoor to corridor 3D model, and the simulation results are analyzed by the same analysis method as the frequency domain measurement method. The analysis results show that the path loss distribution and multipath fading characteristics are consistent with the measured method, which verifies the rationality and applicability of the deterministic method in the study of UWB channels. Finally, according to the methods and conclusions used in the data analysis of the measured and simulated methods, A mathematical analytical model related to distance and frequency is established for path loss, and a double exponential model for indoor visual range scene is established based on multipath fading characteristics, and a piecewise exponential model is established for serious occlusion scene from indoor to corridor.
【學(xué)位授予單位】：鄭州輕工業(yè)學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN925

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;超寬帶技術(shù)的應(yīng)用[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2001年02期

2 胡曉魯;;開(kāi)拓?zé)o線超寬帶新用途[J];科學(xué)時(shí)代;2003年03期

3 黃燕;超寬帶破繭而出[J];互聯(lián)網(wǎng)周刊;2004年35期

4 曲卡爾;美國(guó)致力研究用于先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)的超寬帶技術(shù)[J];航空電子技術(shù);2005年01期

5 李靜芳;超寬帶離我們還遠(yuǎn)嗎?[J];電子技術(shù);2005年02期

6 李靜芳;信息時(shí)代聚焦超寬帶技術(shù)[J];電子技術(shù);2005年02期

7 ;2010國(guó)際超寬帶會(huì)議[J];微波學(xué)報(bào);2010年01期

8 何貴斌;;超寬帶導(dǎo)航技術(shù)及應(yīng)用構(gòu)想[J];中國(guó)新通信;2012年08期

9 施志康;;軍事通信中超寬帶技術(shù)的應(yīng)用分析[J];中國(guó)新通信;2013年04期

10 ;超寬帶不是夢(mèng)[J];科技廣場(chǎng);2002年07期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 曹艷瀏;高斌;高攸綱;甘捷;;有關(guān)超寬帶技術(shù)中的一些問(wèn)題[A];第十五屆全國(guó)電磁兼容學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

2 戴普興;王春華;劉飛;;超寬帶射頻通信電路研究進(jìn)展[A];第五屆中國(guó)通信集成電路技術(shù)與應(yīng)用研討會(huì)會(huì)議文集[C];2007年

3 閔江濤;;超寬帶技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[A];2008年“ICT助力兩型社會(huì)建設(shè)”學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

4 陳紅;;超寬帶無(wú)線電技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展[A];2009年中國(guó)高校通信類(lèi)院系學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

5 李繼斌;郭宗良;;超寬帶技術(shù)在裝甲兵車(chē)載指揮通信中的應(yīng)用[A];2010通信理論與技術(shù)新發(fā)展——第十五屆全國(guó)青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2010年

6 苗濤;盧燕飛;馮玉珉;;超寬帶在數(shù)字家庭個(gè)域網(wǎng)中的研究與應(yīng)用[A];2005通信理論與技術(shù)新進(jìn)展——第十屆全國(guó)青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

7 沈劍青;李思敏;姜興;;超寬帶試驗(yàn)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[A];通信理論與信號(hào)處理新進(jìn)展——2005年通信理論與信號(hào)處理年會(huì)論文集[C];2005年

8 王穎;陳光;;適用于多帶超寬帶的信道估計(jì)研究[A];2007北京地區(qū)高校研究生學(xué)術(shù)交流會(huì)通信與信息技術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2008年

9 王帥;張杰;;超寬帶技術(shù)在礦井中的應(yīng)用[A];煤礦自動(dòng)化與信息化——第20屆全國(guó)煤礦自動(dòng)化與信息化學(xué)術(shù)會(huì)議暨第2屆中國(guó)煤礦信息化與自動(dòng)化高層論壇論文集[C];2010年

10 趙玉虎;;一種編碼跳時(shí)超寬帶系統(tǒng)性能分析[A];浙江省電子學(xué)會(huì)第七次會(huì)員代表大會(huì)暨2007學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 曉濤、昊天編譯;超寬帶：比藍(lán)牙更優(yōu)越[N];計(jì)算機(jī)世界;2004年

2 ;美國(guó)研究超寬帶技術(shù)應(yīng)用[N];人民郵電;2000年

3 曉竹;超寬帶技術(shù)有望走進(jìn)美國(guó)百姓家[N];人民郵電;2002年

4 ;藍(lán)牙欲借助UWB提高帶寬[N];計(jì)算機(jī)世界;2005年

5 ;超寬帶技術(shù)還有一段路要走[N];人民郵電;2004年

6 楊建波;超寬帶有多“寬”[N];河北日?qǐng)?bào);2002年

7 ;摩托羅拉超寬帶芯片實(shí)現(xiàn)極高數(shù)據(jù)傳輸速率[N];中國(guó)電子報(bào);2004年

8 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信信息研究所 李珊;超寬帶技術(shù)蟄伏 市場(chǎng)前景可期[N];通信信息報(bào);2004年

9 本報(bào)駐華盛頓記者 張孟軍;超寬帶技術(shù)成新寵[N];科技日?qǐng)?bào);2002年

10 記者　 計(jì)育青;UWB上演三國(guó)演義 中國(guó)將是主戰(zhàn)場(chǎng)[N];中國(guó)電子報(bào);2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 李楊;短距離超寬帶沖激成像雷達(dá)系統(tǒng)研究[D];電子科技大學(xué);2014年

2 王鵬毅;超寬帶抗干擾通信定位技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2007年

3 趙亮;超寬帶拓展距離通信技術(shù)研究[D];解放軍信息工程大學(xué);2011年

4 李輝;超寬帶混沌通信技術(shù)的研究[D];南京理工大學(xué);2008年

5 王樹(shù)彬;超寬帶認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)電磁干擾的研究[D];北京郵電大學(xué);2009年

6 李德建;壓縮感知與超寬帶信道建模的研究[D];北京郵電大學(xué);2012年

7 王宏;超寬帶穿墻雷達(dá)成像及多普勒特性研究[D];電子科技大學(xué);2010年

8 趙華;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳輸參考超寬帶技術(shù)研究[D];南京師范大學(xué);2012年

9 曹福成;超寬帶無(wú)線定位算法及其在月球車(chē)上的應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2008年

10 肖竹;超寬帶定位與RAKE接收關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 許斌;基于電磁方法的混合物介電特性研究及含水量檢測(cè)[D];長(zhǎng)安大學(xué);2015年

2 王子冉;室內(nèi)超寬帶無(wú)線定位技術(shù)研究[D];沈陽(yáng)理工大學(xué);2015年

3 李浩;超寬帶RCS測(cè)量系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 張正亨;波束不分裂的超寬帶全向天線研究[D];電子科技大學(xué);2015年

5 丁延鵬;高速超寬帶信號(hào)處理算法研究[D];電子科技大學(xué);2015年

6 賀爽;小型化超寬帶MIMO天線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2014年

7 郭建廣;超寬帶無(wú)線定位技術(shù)研究[D];寧波大學(xué);2015年

8 陽(yáng)熊;基于超寬帶的定位技術(shù)研究與應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2015年

9 趙洋;超寬帶MIMO雷達(dá)穿墻高分辨成像技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

10 張強(qiáng);室內(nèi)環(huán)境下基于UWB技術(shù)的定位研究與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：2133010