基于UWB的無線定位技術(shù)研究.pdf

1、超寬帶UWB(Ultra Wide Band)技術(shù)，又稱為沖激無線電技術(shù)，其波形的相對能量帶寬大于0.20～0.25，具有發(fā)射功率低、抗多徑、抗干擾、傳輸速率高、穿透能力強等特點，自2002年2月被FCC（國際聯(lián)邦通信委員會）允許通過以來一直備受關(guān)注，現(xiàn)已成為無線通信領(lǐng)域研究開發(fā)的一個熱點，并被視為下一代無線通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　 超寬帶技術(shù)在諸多應(yīng)用領(lǐng)域體現(xiàn)出極大的優(yōu)勢，在無線定位方面更是優(yōu)于傳統(tǒng)的幾種定位方式，本文的主要

2、研究內(nèi)容就是UWB在LOS環(huán)境下的測距定位。第四章基于UWB的定位方法是本文的重點，本章首先介紹了UWB在無線定位領(lǐng)域的優(yōu)勢以及適用于UWB技術(shù)的無線定位方式，對于TOA定位方式只做了簡單的LSE位置估計，對更加實用的TDOA定位方式進行了更加深入的研究，主要介紹了三種典型的TDOA雙曲線定位算法，即Fang算法、Chan氏算法和Taylor算法，并仿真比較它們的定位精度。
　　 Fang算法屬于具有解析表達式解得TDOA算法，

3、這種算法不能利用冗余信息來提高定位精度，Chan氏算法是另外一種具有解析表達式解的算法，該算法是LOS環(huán)境下最大似然(ML)估計的近似實現(xiàn)方法，在參數(shù)誤差很小時能達到CRLB。其特點是計算量小，在噪聲服從高斯分布的環(huán)境中定位精度高，但在NLOS環(huán)境下其性能大大降低。另外，同為具有解析表達式解的算法，Chan氏算法可以通過增加基站的數(shù)目來提高其定位精度。
　　 Taylor算法是一種TDOA遞歸算法，該算法適用于各種無線定位環(huán)境，

4、在每一次遞歸中通過求解TDOA測量誤差的局部線性LS解來改進估計位置，因此計算量較大，而且需要合適的初始值估計位置，只有在初始估計位置與實際位置接近的情況下才能得到準確的計算結(jié)果，在初始位置選擇不好時很難保證算法的收斂性。然而在實際應(yīng)用中，初始位置是不好確定的，這就限制了Taylor算法的定位精度。
　　 為解決Taylor算法初始位置選擇的問題，我們在Taylor算法開始之前運用特定算法對MS先進行一次定位，將這個定位結(jié)果作為

5、Taylor算法的初始值，不難理解，我們要求這種算法的計算量要小，以免增加整個過程的計算量，而且最重要的是這種算法的定位精度要高，以保證初始值的質(zhì)量，顯然，在LOS環(huán)境下Chan氏算法剛好滿足這兩個要求。
　　 本文對以上幾種算法分別進行了仿真分析，并將它們在相同測距誤差方差條件下的平均定位誤差進行了比較，在此基礎(chǔ)上結(jié)合Chan氏算法和Taylor算法的優(yōu)勢將二者結(jié)合進行LOS環(huán)境下的無線定位，即Taylor算法的初始值是Cha