UWB无线定位技术探讨

超宽带(UWB)无线定位技术由于功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低,尤其是能提供非常精确的定位精度等优点,而成为未来无线定位技术的热点和首选。文章将UWB定位技术与其他无线定位技术就定位环境和精度等方面进行了综合比较,探讨了UWB定位技术的理论基础和发展现状,最后对UWB无线定位的未来应用前景进行了展望。     

超宽带定位技术及应用

超宽带(UWB)定位技术和传统定位技术相比,具有抗噪声能力强、多径分辨力高、可以穿透障碍物等优点,已经引起了诸多研究人员的关注。对超宽带定位的基本原理进行了探讨,重点讨论了经典算法中的非迭代算法和迭代算法,对其优缺点进行了对比分析,并以实例说明了超宽带定位技术的优良性能。     

基于UWB的室内定位关键技术研究

基于UWB(Ultra Wide-Band)的测距和定位技术具有传统定位方式无法比拟的优势。简要介绍了DTOA(A Different Time of Arrival)的定位原理和超快带信号UWB的定义,探索性的给出了一种基于DTOA的无线定位算法,并进行了仿真测试以及精度分析。     

超宽带定位技术的分析与思考

超宽带(UWB)技术既可应用于高速、近距离无线通信,也可进行更远距离的通信,以极低的功耗和很低的成本实现很多其他技术难以实现的应用,例如定位。文章介绍UWB定位的原理及实现方式,总结近年来UWB定位技术的研究发展概况,讨论UWB定位的主要研究热点,最后从研究力度、产业化程度、应用前景等方面,分析UWB在高速短距离和低速长距离两种极端领域应用的现状,提出优先发展UWB定位技术是紧迫的、可行的。     

基于UWB的无线定位技术

为了实现高精度定位的需求,对无线通信的超宽带定位技术进行了研究.根据美国联邦通信委员会（FCC）的研究,分析了无线定位技术的研究现状,并介绍了超宽带信号的定义和常用的无线定位技术.最后结合对几种无线定位技术的分析,给出了适合超宽带网络的定位技术.分析结果表明,基于UWB的定位技术比传统的定位技术的定位精度高.     

基于NLOS下混合滤波加权组合定位算法的仿真

超宽带(Ultra Wide Band, UWB)技术是一种新兴的无线载波通信技术，其具有发射信号功率谱密度低、系统复杂度低、定位精度高等优势，尤其适用于像电厂等密集多径场所的高速无线连接，但在传输过程中信号会被环境中的各种因素影响，进而会影响室内定位的精度。基于此，针对室内非视距(Non Line of Sight, NLOS)环境下，提出一种非视距混合滤波加权算法，能够有效对测距数据进行平滑处理，进而降低异常值的影响，再利用时间差定位法(Time Difference of Arrival,TDOA)测量方法，在原始Chan算法的基础上提出一种改进的Chan定位算法，解决NLOS误差引起的定位信息不准确的问题，最终实现更精准的TDOA定位。仿真实验证明，所提算法在室内NLOS环境中具有更高的定位精度。     

基于UWB的特殊病人无线定位技术

针对实时监控特殊病人(如:高危传染病患者、老年痴呆症患者和精神状态异常者等)的位置信息问题,文章基于UWB技术的特点,提出了一种适应建筑物内环境的TDOA(Time Difference of Arrival)定位算法。在不考虑非视距影响的条件下,引入时延误差系数,并使用加权平均计算,进行多次蒙特卡洛实验。经过仿真实验得出,该算法能有效减小定位误差,且计算量小。     

超宽带无线通信技术

超宽带(UWB)具有传输速率高、通信距离短、平均发射功率低等特点,非常适合于短距离高速无线通信.文章对UWB的发送接收技术和信道建模方式进行了讨论,指出UWB将定位于各种消费类电子设备和终端间的高速无线连接.对于IEEE的UWB标准,文章认为由于目前形成了脉冲无线电和多频带正交频分复用(OFDM)两大方案,因此最终采用哪种方案还需等待.     

基于TDOA算法的差分UWB室内定位系统研究

超宽带UWB定位技术在受到电磁干扰、NLOS等情况影响时,实际定位环境变得复杂,造成实际定位精度不高、定位稳定性差。通过借鉴差分GPS技术,以TDOA-UWB室内定位技术为基础,提出差分UWB定位算法。同时结合权重滑动平均法,研究并提出基于TDOA算法的差分UWB室内定位系统,以Hainan EVK 2.0系统作为实验平台进行相关的测试实验。实验结果表明,基于TDOA算法的差分UWB室内定位系统能有效提高定位精度和定位稳定性,在受到外界干扰的情况下,定位误差整体降低23%。     

基于容错决策树的UWB辅助惯性定位方法

针对惯性导航系统误差随时间累积和超宽带(UWB)定位受到非视距问题、多径效应和人体影响出现粗大误差的问题,提出了一种基于容错决策树的UWB辅助人员室内惯性定位方法。该方法提出并采用陀螺仪高精度分段拟合误差补偿模型,抑制惯性导航误差漂移;同时在UWB辅助人员室内惯性定位的基础上,构建惯性导航与UWB单点定位数据共同作用的容错决策树判定模型,剔除UWB定位的粗大误差因子,进而对惯性导航和UWB的参数应用扩展卡尔曼滤波,实现UWB辅助增强惯性定位。根据实验验证表明,在复杂狭窄巷道环境,该方法将距离均方误差占路线长度的比例从6.02%提升到0.76%;在常规方正室内环境,该方法将最大误差占路线长度的比例从2.207%提升到0.635%。实现了长时间的连续可靠定位,具有较强的工程应用价值。     

四元平面方阵对空声时延定位误差分析

四元平面方阵是最简单的半空域无源定位传声器阵列，其定位精度受多种因素影响，其定位误差主要由时延估计误差引起，针对这种阵列的定位误差进行了分析与仿真，主要讨论了时延估计误差对定位精度的影响，最后从仿真结果看出该阵的测角精度较高，测距精度很差。     

Evolutionary programming CLEAN algorithm for UWB localization images of contiguous targets

In this article, a novel scattering center extractionmethod using genetic algorithm is proposed to deal with theultra-wideband (UWB) localization image, which is calledevolutionary programming (EP) CLEAN algorithm. Because ofthe UWB characters, the ideal point scattering model and EPmethod are used in the algorithm for optimizing the UWBlocalization images. After introducing the algorithm detail, theactual model is used to realize the EP CLEAN algorithm.Compared with the conventional localization imaging algorithm,this algorithm has advantages fitting the UWB characters such asaccuracy, robustness, and better resolution, which are verified bythe numerical simulations. Therefore the EP CLEAN algorithmcould improve localization image performance to expand theUWB technique application.     

基于压缩感知的定位新型UWB信号抽样方法

Ultra-wide-band (UWB) signals are suitable for localization, since their high time resolution can provide precise time of arrival (TOA) estimation. However, one major challenge in UWB signal processing is the requirement of high sampling rate which leads to complicated signal processing and expensive hardware. In this paper, we present a novel UWB signal sampling method called UWB signal sampling via temporal sparsity (USSTS). Its sampling rate is much lower than Nyquist rate. Moreover, it is implemented in one step and no extra processing unit is needed. Simulation results show that USSTS can not recover the signal precisely, but for the use in localization, the accuracy of TOA estimation is the same as that in traditional methods. Therefore, USSTS gives a novel and effective solution for the use of UWB signals in localization.     

超高斯谱函数及其时-频局域化特征

首先在频域定义第一类、第二类超高斯谱函数并推导出其时域解析表达式,然后引用时间算子和频率算子分析两类超高斯谱函数的时间局域化、频域局域化和时-频局域化特征.研究结果表明:时间算子和频率算子对于时-频分析是两个很有用的数学工具;超高斯谱函数的基本性质十分有利于构造规范正交尺度和子波;超高斯谱函数的带宽主要取决于形状因子,时宽主要取决于超高斯谱的阶数,而时-频局域化特征仅与阶数有关.     

基于合成孔径阵列的雷达辐射源被动定位技术研究

本文引入被动合成孔径天线阵列新概念,将不同时间位于不同飞行位置的同一接收机视为合成孔径天线阵元,充分利用小型飞行器的空间运动特性及雷达脉冲信号的周期旋转特性,给出雷达辐射源信号虚拟到达时间差精确估计方法,并给出基于虚拟到达时间差的雷达辐射源被动定位方程构建方法及闭式求解算法,以实现雷达辐射源的快速可靠定位.计算机仿真验证了所提算法性能,并证明本文算法针对搜索警戒雷达等脉冲规律稳定的雷达辐射源具有较高的定位实用价值.     

柱面波激励的超宽带口径辐射特性的研究

如何高效而又较少畸变地将信号辐射出去是超宽带天线的设计关键，本文利用FDTD方法研究了柱面波激励不同形状、尺寸口径时口径的辐射特性，并用空时方向图表征口径在主辐射面的辐射波形与口径尺寸、形状以及激励脉冲的脉宽在自由空间展布的宽度之间的关系。通过与平面波正投射时口径的辐射特性进行比较，得出在上述两种激励脉冲激励口径的情况下不同形状和尺寸的口径的辐射特性的差异。     

P2P Ranging‐Based Cooperative Localization Method for a Cluster of Mobile Nodes Containing IR‐UWB PHY

The problem of pedestrian localization using mobile nodes containing impulse radio ultra wideband (IR‐UWB) is considered. IEEE 802.15.4a‐based IR‐UWB can achieve accurate ranging. However, the coverage is as short as 30 m, owing to the restricted transmit power. This factor may cause a poor geometric relationship among the mobile nodes and anchor nodes in certain environments. To localize a group of pedestrians accurately, an enhanced cooperative localization method is proposed. We describe a sequential algorithm and define problems that may occur in the implementation of the algorithm. To solve these problems, a batch algorithm is proposed. The batch algorithm can be carried out after performing the sequential algorithm to linearize the nonlinear range equation. When a sequential algorithm cannot be performed due to a poor geometric relationship among nodes, a batch algorithm can be carried out directly. Herein, Monte Carlo simulations are presented to illustrate the proposed method and verify its performance.     

一站固定低频UWB BiSAR时间同步误差分析

时间同步技术是双基地SAR系统的关键技术之一.结合一站固定式低频超宽带双站SAR系统的工作特点,研究了其时间同步误差产生机理.在考虑了不同形式时间同步误差分量的基础上,分别建立了时间同步误差模型,从理论上推导分析了时间同步误差对一站固定式低频超宽带双站SAR成像质量的影响,并给出了量化的同步指标.最后通过仿真验证了理论分析的准确性.工作结果对于一站固定式低频超宽带双站SAR系统设计及同步方法的工程实践提供有力支撑.     

对机动辐射源单站无源定位IMM算法

探讨了一种利用单个观测站对机动辐射源目标进行无源定位与跟踪的交互式多模型（IMM）算法。在该方法中，基于辐射源的信号到达时间（TOA）和信号到达方向（DOA）信息，可以实现单站无源定位，运用交互式多模型算法，可以适应目标的机动性。通过计算机仿真，验证了该方法的正确性和有效性。     

误差校正下外辐射雷达无源定位算法

针对多基外辐射源雷达定位中存在系统误差的问题,提出了一种基于到达角度(DOA)与到达时差(TDOA)的外辐射源雷达无源定位和系统误差校正算法。首先,该方法引入辅助变量对非线性的DOA 和TDOA 量测方程进行线性化,利用迭代加权最小二乘算法得到对目标位置和系统误差的联合估计;然后,利用辅助变量与目标位置的关联性,设计了一种关联最小二乘算法对初始估计值进行改进;最后,通过后验迭代估计进一步提高目标定位精度。仿真结果表明该算法能够有效地估计系统误差和目标状态。