采样时钟抖动对伪码测距精度的影响

在皮卫星的伪码再生测距中,大量采用数字信号处理技术.而皮卫星体积小、功耗低特点决定只能采用较低指标的晶振源和简化的处理电路,两者带来的A/D采样时钟抖动会影响伪码跟踪环的跟踪性能,进而降低测距精度.分析了A/D采样时钟抖动在伪码测距处理过程中的噪声模型,并对码跟踪环的跟踪性能的影响进行了分析,仿真结果显示A/D采样时钟抖动、采样位数和中频共同作用影响伪码测距精度.     

无线定位系统中的异步测距算法研究

分析了无线定位系统中传统异步测距算法节点时钟漂移对定位精度的影响,为了减小测距误差,提出了一种改进的伪对称双边双向测距算法(PSDS-TWR).该算法采用多请求单确认的测距方法.仿真和分析结果表明,该方法减小了时钟漂移所带来的测距误差,提高了定位精度.     

高精度宽带RFID测距系统中的误差抑制方法研究

本文对基于跳频的宽带RFID测距系统进行研究,分析了该测距系统结构及多频点联合距离解算原理、载波相位的求解过程;研究了相位误差度量函数,解释了在多频点距离解算中出现整周求解错误的原因;提出多径等典型误差的消除方法,提升了系统性能.实际测试结果表明,跳频的多频点载波相位和距离之间呈现规则的变化趋势;本文的误差抑制方法能有...     

基于UWB的SS-TWR改进方法研究与实现

针对卫星导航信号缺失或极易受扰的条件下,室内快速移动机器人与室外密集飞行的无人机集群必须依靠高精度高实时性相对定位实现运动导航与控制以及个体间避碰,亟需探索时间短、精度高的方法.对UWB测量体制深入研究后,提出时间可估算的单边双向测距(SS-TWR)的改进方法测距系统.系统建立了详细的序列时间分析与估算方法,与常用的双边双向测距(DS-TWR)相比,缩短了距离测量时间,提高了测量频率,减少了错误帧数量;采用有源温补晶振校正时钟,构建修正天线辐射近场区的误差经验模型,并引入卡尔曼滤波对测量结果进行融合估计,降低了测量误差;在室内环境的对比测试实验证明,改进后的SS-TWR精度达到与DS-TWR相当的±5 cm,测距时间小于5 ms.     

OFDM测距误差分析——第一部分

OFDM作为一种有效和便捷的数字调制传输方式已经可以被广泛应用在宽带数字传输系统中.由于OFDM接收系统需要具备很高的频率和定时精度,因此可以构建基于测量OFDM信号传播时间的测距定位系统.重点建立了用于精确OFDM广播测距的信号模型,并分析影响测距精度的各种因素和推导给出了测距误差下界.第一部分在给出OFDM帧同步测距原理和基本OFDM系统描述基础上,建立了系统测距时间模型,包括信号发射和接收时序、时间参考系和信号传播伪距观测方程,最后建立了用于测距的OFDM信号发射模型和信道传输模型.用于测距的OFDM信号接收模型以及测距误差分析在第二部分研究.     

基于差分误差抑制优化方法的井下目标定位

针对基于时间测距即到达时间、单程测距、双程测距、对称双边双程测距(SDS-TWR)等定位方法的定位精度受节点间时钟未同步、计时器频率偏移、设备时延等计时误差因素干扰的问题,提出了一种基于差分误差抑制优化方法的井下目标定位方法。该方法结合SDS-TWR定位方法,利用目标节点既是发射节点又是接收节点的特点,将传输时间及长度关系联立求解,通过矩阵形式,消除计时器频率偏移、设备时延等无关变量,得到未知目标节点的坐标仅与实测时间有关,从而有效消除计时误差对目标节点定位结果的影响,达到精确定位的目的。仿真结果表明,与单程测距、双程测距方法相比,差分误差抑制优化方法可有效抑制设备时延和计时器频率偏移等对基于时间测距的定位方法的影响,能对未知节点进行精确定位,定位精度高,测距误差区间仅为[-0.036 9m,0.037 7m],是单程测距误差的0.012%,双程测距误差的0.061%。     

单片微机控制的超声波视觉识别系统

针对工业中自动识别的需要,介绍了采用单片微机控制的超声波视觉识别系统.在系统中,采用了电容型超声波传感器,并设计了可编程定时电路、计时电路、反射波峰采样保持电路,使系统具有很大的灵活性和实用性.系统可进行测距和识别.经测试,系统在50～850mm范围内,其测距误差小于0.2mm.     

OFDM测距误差分析——第二部分

OFDM作为一种有效和便捷的数字调制传输方式已经可以被广泛应用在宽带数字传输系统中.由于OFDM接收系统需要具备很高的频率和定时精度,因此可以构建基于测量OFDM信号传播时间的测距定位系统.本文在第一部分的基础上首先研究了用于测距的OFDM信号接收模型,重点分析了影响测距精度的各种因素,并推导了基于ODFM帧同步伪距观测误差的Cramer-Rao下界,总结了在进行OFDM测距时选用系统时域和频域同步方法的标准与策略.     

R-TWR:一种基于时钟频率比的TOA测距新方案

TWR(Two way Ranging)和SDS-TWR(Symmetric Double Side-Two way Ranging)是IEEE802.15.4a中定义的两种TOA测距方案,主要用于无基础设施和额外同步机制条件下的节点定位/跟踪等应用.通过分析指出:TWR测距方案具有较高的测距容量且对节点移动的敏感度低,但其测距误差较大;SDS-TWR虽然能有效降低时钟频偏带来的测距误差,但其测距容量较低并且对节点移动的敏感度高.在此基础上,提出一种基于时钟频率比的TOA测距新方案R-TWR(Frequency Ratio Based TWR).分析及仿真证明,该方案能达到SDS-TWR方案的测距准确度,并和TWR一样对节点移动的具有较高的测距容量和较低的移动敏感度.     

微型测控应答机再生测距码跟踪精度研究

微小卫星的星载测控应答机由于功率和天线增益受限,测距误差较大.而再生伪码测距能显著减少下行链路的噪声,从而提高伪码跟踪精度.针对最新的再生测距码,利用线性分析的方法,对伪码跟踪环的理论均方定时误差进行了推导,并对这些测距码的跟踪性能进行了仿真和比较.与理论值不同的是,环路的实际跟踪性能由于VCO相位噪声的存在,不是环路带宽的单调函数.因此,需要根据信噪比条件设置相应的最佳带宽,以得到最佳的跟踪性能.与理论情况相比,各测距码实际环路跟踪性能的差异有所减小.     

一种基于Ad hoc网络测距的时钟同步协议

Ad hoc网络是一种特殊的无线移动通信系统,具有无中心、多跳等特点.结合无线传感器网络时钟同步协议RBS、TPSN和有线网络DOCSIS协议,提出了一种适合Ad hoc网络的时钟同步协议.先在Ad hoc网络上建立具有层次性的全网络结构后,以发送广播时钟同步信号的方式实现全网络节点的时钟相对同步,并通过周期性和突发性的双向测距实现和维护主从时钟节点之间精确的时间同步,以满足实际应用的要求.仿真实验表明,该时钟同步协议能满足不同时钟同步精度要求下的Ad hoc网络应用,具有低功耗和高可靠性的特点.     

伪卫星定位系统双向时间同步技术

在外部定位系统(如GPS、Loran-C等)受限的条件下,平流层伪卫星定位系统可以为用户提供定位和授时信息,其中时间同步技术是制约系统授时及定位精度的关键因素之一.为了提高伪卫星时间同步的精度,引入了非等应答对称双边双向时间同步技术(SDS-TWR-URT),解决了常用的微波双向时间同步技术(TWR)中因忽略应答时间差异导致的同步精度低的问题.仿真结果表明与常用的TWR技术相比,SDS-TWR-URT算法同步精度提高了45%.最后给出了提高时间同步精度的一些建议.     

Design and derivation of the dual transponder carrier ranging system

The accuracy of microwave ranging is mainly limited by the frequency instability of the oscillator that generates the carrier phase signal. A dual transponder carrier ranging method is used to minimize the oscillator noise by combining the reference and the to-and-fro measurements. This ranging approach together with pseudo-noise ranging or other means can be used to measure the inter-satellite distance with a high precision. The pseudo-noise ranging system or other ranging systems help to solve the integer circles while the dual transponder ranging system guarantees the accurate fractional circle. The two satellites work in the master-slave mode. The range measurements are derived on the master satellite while the slave satellite just coherently transfers the received signal, so that the dual transponder ranging system does not need to rely on the time tagging system to synchronize the two satellites. This study first describes the dual transponder carrier ranging system and shows how the system removes most of the oscillator noise components effectively. Then, a detailed design scheme on the frequency planning of the ranging system is presented and the supporting analysis illustrates the feasibility of this system. Based on the design innovation, a laboratory demonstration system is assembled to verify the realizability of the dual transponder ranging system. The experimental results demonstrate that a high level of accuracy (about 30 μm under laboratory circumstance) can be achieved by the use of the proposed dual transponder carrier ranging system.     

基于LabVIEW的偏振调制激光测距测量控制系统

偏振调制激光测距通过连续改变调制频率,并同步探测回波信号来实现对绝对距离的高精度测量.介绍了偏振调制激光测距的测量原理,提出了对扫频控制与同步信号采集的性能要求.基于虚拟仪器LabVIEW,设计了偏振调制测距扫频控制和同步信号采集系统,硬件部分包括射频信号发生器、数据采集卡、探测器等,软件部分包括基于LabVIEW编写的扫频控制/同步数据采集程序和界面显示程序.在20 m和40 m距离处分别进行测距实验,得到了稳定的测距结果,验证了测量控制系统的快速扫频和同步数据采集功能.     

基于FPGA控制的超声波测距系统设计

介绍了超声波测距原理和基于FPGA控制的超声波测距系统组成,包括硬件结构及软件构成;鉴于温度对测距精度的影响,对温度进行校正。此系统具有可靠性高、集成度高、响应速度快、测量准确度高等特点。     

基于载波动态调整的FDMA系统优化关键技术研究

目前,基于频分复用（Frequency Division Multiple Access,FDMA）体制的卫星通信系统在数据传输过程中带宽资源调整受限,灵活性较差。在当前FDMA通信系统的框架之下设计出新的调制解调模块架构;对载波变化的工作流程进行了规划;根据需要设计出适合新系统的数据帧结构并验证了其可靠性;采用了通信测距技术,对全网时间同步进行了分析计算,并验证了测距的稳定性;经实际工程环境搭建验证,初步实现了载波动态调整。     

基于线性调频的矿井精确定位算法

分析了基于到达时间测距方法的性能,结合煤矿井下的实际情况,采用线性调频技术构建了符合IEEE802.15.4a标准的无线通信网络,通过对称双边双方式测距方法实现了矿井的精确测距及定位系统,并在巷道内进行了测距试验。结果表明,基于线性调频技术及对称双边双方式测距的定位系统具有较好的抗电磁干扰及抗多径效应性能,网络覆盖范围大,在平直巷道内的测距可达100 m,测距精度在1.5 m以内,较好地满足了井下工作面及巷道内人员及设备精确定位的需求。