基于UWB定位的变电站三维可视化作业监控系统研究

针对变电站现场工作人员误入带电间隔、与带电设备安全距离不足、扩大工作范围,大型机具作业误碰设备及现场人工监督监管困难所带来的问题,文章采用变电站三维模型构建技术、基于交点质心的超宽带(Ultra Wideband,UWB)信号测距的三维定位算法、基于电子安全围栏作业的监控技术等关键技术,研制了一种基于UWB定位的变电站...     

超宽带信号的时频分析

超宽带(UWB)信号的特性更多表现为非平稳信号的特性,而对非平稳信号采用时频域的变换更能描述信号频谱的分布情况.首先引入了一种基于布莱克曼窗的短时傅立叶变换,然后给出两种典型的UWB信号,利用这种时频分析方法对两种UWB信号进行了时频分析.分析结果表明,无论是PAM-DS-UWB信号还是OFDM-UWB信号都符合FCC对UWB信号的功率限制.     

用于矿山等极端环境中的高精度定位算法

高精度室内定位技术在矿山、建筑、施工等多种极端环境下都有需求。基于超宽带通信(Ultra Wideband,UWB)的室内定位技术能够提供较高的定位精度,但超宽带信号易受到障碍物的干扰,并且在类似矿山等极端环境中,障碍物不可避免。因此,超宽带非视线传输(Non-Line-of-Sight,NLoS)测距成为当前的一个研究热点。当前研究大多集中在识别和消除非视线传输对超宽带测距的影响上,实际应用中,大多数情形下超宽带信号根本无法穿透障碍物,会导致定位标签只能够与2个或1个信标节点通信,但完成三边定位至少需要3个信标节点。为此,提出了一种基于目标行为分析的定位算法,该算法能够在短时间内仅剩余一个信标节点与标签通信时,也可实现高精度定位。该算法以超宽带通信为基础,使用信号飞行时间(Time of Flight,TOF)算法测距并定位。通过分析信号正常时的目标运动轨迹来判断其速度和方向,当信号不正常时(可通信的信标节点减少),可利用预测的速度和方向参数来实现辅助定位。将该算法部署在一个基于超宽带定位的系统中进行了测试,结果表明:当能够与标签通信并完成TOF算法的信标节点数量少于3个时,基于NLoS传输识别和消除的算法无法完成定位,而基于目标行为分析的定位算法依然能够实现定位,在单信标节点区域的平均定位误差为0.93 m,最大误差为1.41 m,在2个信标节点测距的区域,平均定位误差为0.64 m,最大误差为1.2 m。     

基于UWB的工业控制网络体系结构研究

鉴于现阶段无线技术在工业控制系统应用中存在的问题,将UWB(Ultra Wideband)技术引入到工业控制网络中.提出了基于UWB的双频二级工业控制网络体系结构.同时,在此体系结构基础上设计了相应的通信模型和设备模型,并对此方案进行了分析和评价.该方案在系统级上部分缓解了无线技术在工业环境中实时性和可靠性先天不足的问题.     

新型超宽带宽波束圆极化天线

简单介绍了平板圆片单极天线.提出了一种新型的组合单极天线形式,这种天线将四个圆片单极子垂直交叉放置,不仅依然能够在很宽的频带上满足反射损耗的要求,而且该天线具有较宽的波束和波束范围内有较好的圆极化性能等特点.对这种新型天线进行了分析,给出了天线的设计方法,研究了其超宽带性能,详尽讨论了天线的反射损耗、辐射方向图、轴比图,以及增益和群延时特性.分析结果验证了其在实现宽波束圆极化的同时具有良好的超宽带性能.这种新型小型化天线在无线通信、卫星通信和移动通信中具有良好的应用前景.     

DC-OFDM超宽带通信系统研究

在室内短距离无线通信技术中,超宽带(Ultra WideBand,UWB)技术凭借低成本、低功耗、保密性强、抗干扰能力强、传输速率高等优点,近年来得到了广泛的研究与发展,成为宽带无线通信系统的核心技术之一,已经受到学术界和工业界的广泛重视,具有广阔的应用与市场前景。本文以双载波-正交频分复用(dual-carrier orthogonal frequency division multiplexing,DC-OFDM)超宽带系统方案为研究对象,介绍了系统工作原理、发射端和接收端关键模块、频带划分方案等;阐述了超宽带短距离无线通信系统研究中使用的超宽带信道模型,用仿真数据说明了该信道模型的冲击响应特性;并分析了基于该模型的DC-OFDM超宽带系统的误码性能。     

超宽带穿墙雷达动目标跟踪成像算法研究

利用超宽带穿墙雷达探测跟踪墙后人体目标在城区巷战、反恐斗争和人质救援等领域的应用日益广泛。动目标检测与成像算法是穿墙雷达信号处理的两大关键部分,针对传统的动目标检测方法的不足,本文研究了一种提取动目标回波信息的自适应背景去除方法,并考虑到墙体影响,对传统的后向投影成像算法进行改进。利用FDTD数值仿真和外场实验验证了对隐藏在墙后运动目标跟踪成像,研究结果表明,本文算法对天线形式要求简单,准确度高,实时性好。     

高速超宽带并行检测接收机的设计

在介绍一种基于TH-PPM调制方式的超宽带通信系统的基础上,深入讨论了一种并行检测接收机方案并分析了其工作原理.结合实测数据验证了此接收机方案能在高传输速率的情况下取得较好的超宽带信号接收效果.     

基于UWB的Inter-piconet网间通信问题的研究

针对目前基于UWB（超宽带技术）的IEEE802．15．3a标准协议并未规范其inter-piconet范围的网间通信问题及移动个域网的发展对此的需求,提出了建立完善的piconet之间通信流程的解决方案,包括码字分配、同步、路由及调度等一系列过程,并对其关键问题进行了深入探讨和仿真,以解决inter-piconet之间通信的干扰及同时运作多个piconet（SOP）的问题,从而有利于inter-piconet网间通信问题的标准化。     

基于ZigBee的传感器网络在石化工业中的应用探讨

随着计算机技术、通信技术与网络技术的飞速发展,无线传感器网络受到了国际上的广泛关注.在概述了无线传感器网络的优势及其在石化领域的应用前景基础上,对ZigBee及现有无线通信技术的特性进行了分析.重点介绍了ZigBee技术协议和特点,并利用目前市场上所能提供的器件和开发套件设计出了一种应用于石化工业中的传感器网络方案.最后,通过实验验证了方案的正确性和可行性.