【摘要】：隨著信息時(shí)代的發(fā)展,人們對(duì)基于位置的服務(wù)需求日趨增大,使得室內(nèi)定位成為當(dāng)下非常熱門的研究課題之一。其中,高精度、低時(shí)延的室內(nèi)定位技術(shù)成為了研究重點(diǎn),越來越受到專家學(xué)者和相關(guān)產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。由于超寬帶(UWB)信號(hào)具有高時(shí)間分辨率和很強(qiáng)的穿透能力,所以很適合應(yīng)用于室內(nèi)高精度定位中。本文以UWB技術(shù)為基礎(chǔ),分析了其信號(hào)波形、產(chǎn)生方式以及室內(nèi)信道模型,探討了適合UWB信號(hào)的測(cè)距和定位方式,主要研究了定位誤差方差的克拉美羅下界(CRLB)和與其相結(jié)合的迭代協(xié)作定位算法。首先,本文分析了三種常用的無線定位方法的原理,指出了基于場(chǎng)強(qiáng)和角度測(cè)距的缺點(diǎn),通過分析基于到達(dá)時(shí)間(TOA)測(cè)距的誤差的CRLB發(fā)現(xiàn),UWB的大帶寬可以獲得更高的測(cè)距精度和高的時(shí)間分辨率,所以本文采用基于TOA的UWB定位。先是研究了常用的基于TOA的無線定位算法并指出其適用條件和優(yōu)缺點(diǎn),接著選取了定位誤差方差的克拉美羅下界作為衡量定位精度的標(biāo)準(zhǔn)。在已知基站坐標(biāo)時(shí),可以采用費(fèi)舍爾信息矩陣來計(jì)算高斯白噪聲下定位的克拉美羅下界,其大小與基站的數(shù)目和位置有關(guān)。然后,研究了在多目標(biāo)定位中基于最小二乘估計(jì)(LSE)的迭代協(xié)作方法,利用標(biāo)簽之間的測(cè)距信息,將標(biāo)簽當(dāng)作“虛擬基站”來更新標(biāo)簽的估計(jì)值然后進(jìn)進(jìn)行迭代。該方法復(fù)雜度低,容易實(shí)現(xiàn),可以獲得比非協(xié)作方法更高的精度。但上述算法具有一定的局限性:在估計(jì)各個(gè)標(biāo)簽初始位置時(shí),由于誤差的存在,初始估計(jì)值可信度相對(duì)較低,將攜帶著誤差量的標(biāo)簽位置信息加入到計(jì)算中進(jìn)行迭代時(shí)可以發(fā)現(xiàn),隨著迭代次數(shù)的增加誤差不斷累積,導(dǎo)致精度不能進(jìn)一步提高,甚至有可能會(huì)降低。特別是當(dāng)有若干標(biāo)簽的估計(jì)誤差很大時(shí),初始誤差帶來的影響可能會(huì)很大。鑒于以上誤差累積的問題,本文提出了一種基于CRLB判斷估計(jì)值置信度的協(xié)作定位方法,甄別出初始估計(jì)中誤差較大的節(jié)點(diǎn)信息并將其在迭代中去除。當(dāng)基站數(shù)目和擺放位置的幾何關(guān)系確定時(shí),可以求出定位區(qū)域內(nèi)的克拉美羅下界分布,而克拉美羅下界又代表了在該點(diǎn)的誤差的方差下限,當(dāng)CRLB值越小時(shí),定位精度越高,那么所估計(jì)的坐標(biāo)置信度就越高。在滿足一定前提條件下,采用克拉美羅下界來衡量標(biāo)簽位置估計(jì)值的置信度,在協(xié)作中甄別CRLB高于給定門限值的估計(jì)節(jié)點(diǎn),在一定策略下將其估計(jì)信息在迭代中去除以減少誤差的累積。經(jīng)過大量的仿真實(shí)驗(yàn)證明該方法比原始的LSE迭代協(xié)作算法精度更高,尤其隨著迭代次數(shù)的增加效果更加明顯,說明很好的控制了初始估計(jì)誤差在迭代中的累積。
【圖文】：

顧名思義是具有相當(dāng)帶寬的信號(hào)統(tǒng)稱，一般情況達(dá)到帶寬的要求，其調(diào)制的是納秒級(jí)的窄脈沖，故又稱沖 的定義邦通信委員會(huì) FCC 從相對(duì)帶寬和絕對(duì)帶寬來對(duì) UWB 信號(hào)于 20%或者絕對(duì)帶寬大于 500 MHz 的信號(hào)是超寬帶信號(hào)圍為 3.1～10.6 GHz。相對(duì)帶寬的含義為：CHLfffB( ) ···························Lf 分別表示信號(hào)峰值功率下降 10 dB 處的高、低端)Lf表示信號(hào)的中心頻率。圖 2.1 表示了其功率譜與頻率的

波頻率m按每K 比特分為一組[27]，，產(chǎn)生了具有 N 個(gè)符號(hào)的數(shù)據(jù)塊 {,,,,}0 mN 1d d d。然后每個(gè)符號(hào)調(diào)制相應(yīng)的載波，想要并行傳輸這 N 個(gè)符號(hào)，載波頻率之間需要滿足正交這個(gè)條件。另外，在發(fā)射的數(shù)據(jù)塊之間要引入保護(hù)間隔GT ，用來防止符號(hào)間干擾。假設(shè)所有調(diào)制器使用相同的矩形波 g(t)T，持續(xù)時(shí)間為T ，符號(hào)md 在星座圖中的點(diǎn)用mmmc a jb表示，則 OFDM 中有 N 個(gè)符號(hào)的數(shù)據(jù)塊表達(dá)式為[28]：()()(cos(2())sin(2()))10 xtgtafftbfftpmNmTmpmm······ （2.5）相應(yīng)的復(fù)包絡(luò)是： 102()()NmjftTmmxtgtce ··························· （2.6）圖 2.6 顯示的是某 OFDM 的一個(gè)子載波內(nèi)的信號(hào)波形。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN925

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7 吳文p

本文編號(hào)：2613128