uwb定位系统究.pdf

摘 要 UWB定位系统研究 计算机软件与理论专业硕士研究生唐春玲 指导教师 肖国强教授 摘 要 自从美国联邦通信委员会(FCC)批准限用于军用雷达的超宽带技术可用于民用产品上后， 功耗低、抗多径效果好、安全性高，尤其是能提供1卜常精确的定位精度等优点，成为无线定 位技术中极具潜力的技术，因此对超宽带定位系统的研究具有重要的应用价值。 超宽带定位系统主要包括两个部分：测距和定位。本文的主要工作如下： 测距方面，一般有基于接收信号强度(RSS，ReceivedSi印alStrengtll)、基于信号传播时间 仃OA，TimeofArrival)和基丁-信号角度(AoA，Angleof加Tival)三种方法。根据以上三种方法 的特点，本文使用基丁-信号传播时问法来完成的。本文在基于深入研究现有TOA估计算法的 基础上，提出了基’r土成分分析(PCA，Principal 估计算法。PcA算法对带有噪声的接收信号的相关矩阵进行谱分析，得到接收信号住信号子 空间的投影的能量之和。通过设置复杂度和采样频率较低的阂值，取得ToA的估计值。该算 法能够有效地去除噪声，精度高，但是计算量人，不便于实时实现。这个问题使用基下KalrIl肌 杂度，我们对每一帧的接收信号进行加窗处理，对窗口内的接收信号作主成份分析，窗口的 中心值是前一帧勋lman滤波的预测值，窗口的大小由信道模型来决定。 定位方面，uwB定位算法主要有迭代算法和非迭代算法，其中泰勒级数展开算法冈为具 有精度高和鲁棒性强等特点而在求解非线性定位方程组中得到了广泛的戍}}I，但它对移动站 初始坐标值具有很强的依赖性。针对这个问题，本文提出了一种基丁ToA和基站坐标设置初 始值的方法，该算法的主要思想是基丁接收到移动站信号的基站坐标来估计初始坐标。 实验结果表明本文所提出的两种ToA估计算法受噪卢和多径的影响较小，并且定位精度 均可达到纳秒级。基于基站坐标和ToA值联合设置初始值的方法简单，可行，符合1’aylor展 开序列算法对初始值的要求。 关键词：超宽带(UWB)波达时间(TOA)KaIman滤波主成分分析信道 Abstract BasedonUWB PositioningSystem So胁areand Major：ComputerTheo巧 SUDerVlS0r：rrO士．Supervisor：ProfXiao Guoqiang l Author：ChunlingTang(S2005287) Abstract ’rherehasbeen dealofinterestinU a乒eat aRerthe UWB is inciVil especially technologyapproVedofbeingemployedproductions the Communications UWB is a FCC(Federal Commission)．The by techniquebecoming oneforwireless with suchaslow