时差定位系统的缩比实验原理分析

推导了无源时差定位系统真实场景与几何缩比模型下定位误差的几何相似性和时差测量精度相似性关系,分析了信号带宽、积累时间、发射功率与矩形谱信号时差测量误差之间的缩比关系,讨论了忽略系统固有误差时,带宽、积累时间、发射功率与定位精度的缩比关系。研究结果表明,当系统固有误差可以忽略,目标辐射源的信号参数不发生变化时,在几何缩比模型中,定位误差将同比缩小,相对误差保持不变;当时差测量精度不变时,绝对定位误差不变,相对误差同比增大。实验结果验证了上述结论。     

认知无线Mesh网络信道接入与路由协议研究*

针对认知用户可用频谱动态变化,数据链路由于无可用的授权信道而无法建立,导致路径中断的问题,引入了具有拥塞感知能力的多径路由协议。认知用户可通过在多条路径中选择具有SOP交集的下一跳节点进行通信,降低主用户在授权信道上出现对认知用户数据传输带来的干扰;并在路由协议中采用了拥塞控制技术,通过对节点的拥塞情况进行感知,可有效避免瓶颈节点的出现。仿真结果表明,该协议在认知无线Mesh网络中,能较好地减小端到端延迟,提高数据包的成功投递率,增加网络的整体吞吐量。     

基于ZigBee的LS频偏估计改进算法

针对无线信道的多径干扰特性,本文对基于最小平方(LS)误差准则的数据辅助式频偏估计算法进行改进,提出一种根据训练序列或前导符的相关性进行频率偏移估计的改进算法.在ZigBee协议条件下的仿真结果表明该改进算法的均方误差优于BAF(best angular fit)算法的均方误差.当信噪比(SNR)大于9 dB时,该算法的频偏估算精度接近于粗略频偏估计与精细频偏估计相结合的估计算法,其估算均方差接近克拉美—劳下界(CRLB).因此,在大城市无线信道环境下,该算法能满足基于ZigBee技术的无线自动抄表的通信要求.     

低轨单星测频定位技术及其精度分析

在低轨单星测频定位中,网格搜索算法在高精度搜索时运算量大,且泰勒展开迭代方法存在定位不收敛的问题。为此,提出一种基于网格搜索与泰勒展开迭代相结合的定位方法。利用网格搜索算法实现粗定位,将该定位结果作为初始值代入泰勒迭代算法,从而对目标进行高精度定位。推导地球表面约束条件下低轨单星测频定位精度的克拉美劳下界,分析各种因素对定位精度的影响,仿真结果表明,在星下点两侧附近区域,低轨单星测频定位方法能够有效地实现对目标的定位。     

多天线时变信道频偏的估计下界

针对多天线信道频偏参数的随机时变特点,建立参数化的观测模型,根据时变参数估计的克拉美-罗下界求取原理,在非线性的观测模型和序贯的观测值下,利用参数真值推导频偏估计的克拉美-罗下界。由于特征参数的真值不可知,因此将观测模型在估计值处进行二阶泰勒级数展开,通过参数估计值获得频偏参数估计的近似下界。仿真结果表明,基于参数真值和估计值的频偏估计下界具有渐近收敛性,且随信噪比和观测值个数的增加均能达到稳态。     

干扰约束下的认知无线电传输链路自适应算法

针对干扰约束下的认知无线电传输链路自适应算法开展研究,基于OFDM的认知用户与主用户共存,认知用户在保证对主用户干扰容限的前提下执行子载波与功率分配,以树形分支贪婪算法为基础,引入功率余量因子和干扰余量因子并通过比较余量因子相对大小来选择子载波,通过减小分支数以降低算法复杂度.仿真结果表明,改进的树形分支贪婪算法获得的...     

面向目标跟踪的主动式移动传感器长期调度方法

针对面向目标跟踪的移动传感器调度问题,考虑多目标跟踪需求,提出了一种基于后验克拉美－罗下界(PCRLB)和目标优先级的长期调度方法。该方法首先结合传感器运动能力,给出了传感器运动与量测模型,并依据贝叶斯滤波理论构建了移动传感器长期调度模型。然后,在多目标跟踪场景下给出了基于PCRLB和目标优先级的传感器调度收益函数。最后,将 传感器调度问题转化为决策树优化问题,并利用阈值剔除搜索技术进行优化求解,实验结果表明所提方法能够有效解决移动传感器的调度问题,相较于固定、恒速和短期调度方法,能够获得更好的跟踪收益。     

基于量化测量值的实时状态估计的PCRLB

针对网络化系统中的实时量化估计问题,研究基于量化测量值的离散时间系统实时状态估计均方误差的后验克拉美罗下界(PCRLB).给出量化律的最优实时重构值和最小实时均方失真函数.利用系统模型和量化律的最小实时均方失真函数,得到实时状态估计的PCRLB.所得到的PCRLB反映量化效应,尤其是量化律的实时均方失真函数对实时状态估计性能的影响.仿真算例表明,当基于通信网络的系统具有不稳定特征根时,在低比特率量化律的情形下,实时状态估计的PCRLB可能不是有界的.     

基于协同认知的抗干扰网络结构自适应技术

针对现有协同认知无线网络工作在固定结构导致灵活性低、对复杂环境适应力不足的问题,以提高其抗干扰和抗毁能力为目标,提出了一种基于协同认知的网络结构自适应技术。该技术能够使协同认知无线网络在集中控制、自组织和协同中继三种结构之间灵活、自主切换,从而应对电磁干扰、设备故障和通信链路遮挡等问题,极大增强了网络的稳健性。详细介绍了切换方案设计和节点协议实现,并通过搭建基于GNU Radio和二代通用软件无线电外设（USRP2）的协同认知无线网络测试床对其切换耗时以及吞吐量性能进行实际测试验证。结果表明,相比单一、固定的网络结构,该技术能够显著增强网络抗毁性、连通性,提高服务质量（QoS）。     

基于数据辅助的CPM信号捕获与频偏估计算法

针对连续相位调制（Continuous phase modulation,CPM）信号同步问题,提出了一种基于给定导频符号的信号捕获和频偏估计算法。首先对由扩频码字组成的导频信号进行复数匹配滤波,将输出值取模,通过搜索峰值实现信号捕获。然后根据相关值对应的辅角利用最小二乘法实现频偏和初相估计,并分析推导了该算法在较低信噪比条件下的频偏估计范围和估计精度。仿真实验结果表明,频偏估计范围可达±0.25倍的符号速率,与传统伪码相关估计频偏算法相比,该算法估计精度高,在SNR为3.3 dB时频偏估计精度接近克拉美罗下界。     

传感网中UWB和IMU融合定位的性能评估

位置信息是物体的基本属性之一.随着无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)的蓬勃发展,传感器网络中节点位置信息的获取变得尤为重要.超宽带(ultra-wideband, UWB)和惯性测量单元(inertial measurement units, IMU)以其高定位精度,在WSN中得到了广泛应用.UWB精度高,但容易受多径效应和节点间的相对几何位置关系影响.IMU惯性测量单元能够提供连续的惯性信息,但累积误差问题难以解决.基于IMU和UWB结合的融合定位方法,能够在提高定位精度的同时补偿UWB的多径效应影响和IMU的误差累积问题.因此,提出一种新的基于UWB和IMU的融合定位方法,实现传感网中目标节点的高精度位置追踪,并通过计算克拉美罗下限(Cramer-Rao lower bound, CRLB)表征融合定位方法的空间定位性能验证其在解决多径和几何拓扑问题上的有效性,通过计算后验克拉美罗下限(posterior Cramer-Rao lower bound, PCRLB)表征融合定位方法的时间定位性能验证其在累积误差纠正上的有效性,为基于UWB和IMU融合定位算法的设计和仿真提供理论支持.实验结果表明：融合定位方法具有更好的时空定位性能,更能接近实际应用的理论精度下限.     

卫星伪距定位精度模拟评估软件设计

基于研发人员进行嵌入式导航型用户设备的研究工作中,需要全面考虑各种因素对定位精度的影响,研究提高用户设备定位精度的方法。本文提出设计卫星伪距定位精度评估软件的方法,该软件具有对影响伪距定位精度的多种算法进行评估功能,还具有选取用户机软硬件设备、研究选星方法等功能,为研发人员提高伪距定位精度提供了一种有效的手段。     

不完全量测下Cramer-Rao下界与数据丢失位置的关系

随机探测/丢失序列的引入使得状态估计中的Cramer-Rao下界(Cramer-Rao lower bound, CRLB)具有随机性; 在探测概率小于1的不完全量测系统中, 针对CRLB与数据丢失位置(Location of missing data, LMD)之间呈现出的某种关联现象, 讨论了离散随机系统中LMD对CRLB的影响; 利用Lyapunov不等式, 给出了一定条件下变形CRLB与LMD满足单调递减函数关系这一新结论; 同时在给定探测率下, 给出了一组CRLB上下界计算方法, 数字仿真表明探测率越高, 上下界越接近理论CRLB.     

认知无线电技术在ZigBee中的应用研究

目前多种无线通信技术共享2．4GHzISM频段,它们之间的相互干扰以及频谱重叠现象已成为人们非常关注的一个问题。文中将认知无线电技术应用到ZigBee网络通信中,针对2．4GHz频段,利用认知无线电的频谱感知功能,对信道状态进行检测,搜寻频谱空穴,并且对频谱进行长期感知和统计,使ZigBee用户选择最可能空闲的频段作为传输信道,同时提出了一个2．4GHz无线环境感知模型。该方法提高了ISM频段的频谱利用率,并且减少了同频段其他多种无线通信技术对ZigBee产生的干扰,保证了ZigBee信号的有效传输。     

认知无线电技术在煤矿井下的应用研究

针对现有煤矿井下无线通信系统载频和调制方式等参数固定、无法适应巷道信道模型变化而导致通信可靠性低的问题,提出了在煤矿井下无线通信系统中应用认知无线电技术的方案,即利用认知无线电技术感知通信系统所处巷道的频谱和信道模型,实时、自适应地调整载频、调制方式等传输参数的特点,从而优化煤矿井下无线通信网络的传输性能;综合分析了认知无线电在煤矿井下应用的可行性;最后给出了认知无线电在煤矿井下应用的实现模式。     

认知无线电中动态频谱分配问题的研究

介绍了认知无线电的研究现状,对认知无线电系统中已有的动态频谱分配模型进行了分析并结合各种算法进行了比较。在此基础上总结并提出了频谱共享的一些挑战性问题,探讨了动态频谱分配的一些热点问题并构想了未来的发展方向。     

认知无线电中非高斯噪声下主用户信号的协作检测方法

本文研究了非高斯噪声情况下主用户的频谱检测问题,采用混合高斯模型拟合了非高斯噪声背景,并采用矩估计方法对混合高斯模型的混合系数等参数进行了估计。在此基础上,将混合高斯Rao检测方法应用于主用户的频谱检测,推导了混合高斯Rao检测的检测统计量和检测性能公式,分析比较了混合高斯Rao检测与高斯Rao检测的性能。此外,建立了多用户协作的检测模型并推导了基于改进的OR准则的协作检测性能公式。通过理论分析和蒙特卡罗仿真说明了在虚警概率一定的情况下,基于混合高斯Rao检测的方法能有效地提高非高斯噪声下主用户的检测性能。     

认知物联网频谱感知数据伪造攻击研究

认知物联网可以看作是＂认知无线电传感器节点的分布式网络＂,它通过在物联网中实现认知无线电技术,可以有效地解决物联网面临的频谱资源紧张等问题。文章提出了认知物联网的基本定义和体系结构,设计了频谱感知数据伪造（SSDF）攻击模型,分析了基于数据融合、基于一致性、基于SVDD算法、基于异常值检测等四种解决方案的原理与性能。     

基于超声波技术的3D定位系统研制

精确的位置信息是B3G移动通信系统实现普适计算功能的要求,提供位置信息的系统必须是低成本、低电子复杂性、放置方便和多目标定位的;系统由中心节点、超声波接收传感器节点和超声波发射信标节点通过无线通信链路构成定位网络;信标节点和多个传感器节点在中心节点通过无线通信链路的协同下分别测出超声波在它们之间的视距传播时间,进而依据已知的传感器节点位置和声速,利用最小二乘法计算出信标节点的位置;给出了本定位系统的组成框架、定位算法、基于nRF2401无线收发模块建立无线通信链路的MAC协议和超声波收发时间差的修正方案;本定位系统达到了设计目标,实验结果表明定位精度也满足应用要求.     

认知无线电思想在ZigBee无线传感器网络中的应用

本文将认知无线电的思想在基于ZigBee技术的无线传感器网络中进行应用尝试,提出一种新的多频多跳的Ad-hoc组网方法。该方法充分利用现代高级无线射频芯片对信道占用情况的能量检测功能,解决了传统网络采用时分复用的方法时对信道的利用率不高的问题。针对该方法只在组网开始时对信道进行静态频谱分配的不足,本文给出了进一步改进的建议。改进后的算法具有依据射频情况智能地判决是否进行信道切换的功能。