基于UWB脈沖信號的定位機制研究.pdf

1、近年來，隨著市場需求和技術驅動，寬帶無線通信成為當前的研究熱點。目前，藍牙是短距離通信應用的主流技術，但其提供的傳輸速率還遠遠不能滿足不斷發(fā)展的寬帶多媒體業(yè)務的需求。因此，研究新型的適合于短距離、高速率無線連接的低功耗、低成本物理層技術成為必然趨勢。 超寬帶(UWBUltra-WideBand)無線通信技術正是短距離寬帶通信領域(或稱無線個域網(wǎng)，WPAN．WirelessPersonalAreaNetwork)的新興代表。研究表

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

3、通信中有著廣泛的應用前景。另一方面，在民用領域，隨著技術的不斷推陳出新，無線定位成為一項具有廣闊前景的業(yè)務。在倉儲貨物、病人追蹤以及現(xiàn)場搜救等方面，借助無線定位可以到事半功倍的效果。 傳統(tǒng)的定位技術如全球定位系統(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，很難應用于室內(nèi)環(huán)境。而以UWB作為傳輸技術的通信網(wǎng)具有抗噪聲和干擾能力強、多徑分辨力高、穿透能力強、通信容量大等眾多優(yōu)

4、點，因此基于UWB的測距和定位具有傳統(tǒng)定位方式無法比擬的優(yōu)勢。 目前，超寬帶技術在短距離、高速無線連接方面的應用還是一個嶄新的課題，相關的行業(yè)標準也還為最終統(tǒng)一，許多理論問題和關鍵技術仍有待于進行深入研究。 論文在簡要介紹超寬帶無線通信的基礎上，重點完成了以下三方面的內(nèi)容： 首先，根據(jù)已有的文獻報道及研究成果，分析研究了目前廣泛應用的測距技術以及三角定位算法，選擇到達時間／時間差檢測(TOA／TDOA--Time

5、ofArrival／TimeDifference0fArrival)作為本文的測距方法。 其次，研究了基于TOA的最小二乘估計(LSE-LeastSquareError)和基于TDOA的最大似然估計(ML-MaximumLikelihood)。同時利用LSE估計，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因素，并尋求相應的措施減少誤差。 最后，分析研究了U