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脉冲超宽带(IR—UWB)无线传感器网络(WSN)是近年来新兴的一门热点研究领域,其集合了IR-UWB技术和WSN技术这两门前沿技术的优点,目前由于其远大的发展前景正逐渐受到学术界和工业部门等的极大关注。脉冲超宽带技术采用极窄脉冲发射信号,因此具有极宽的频谱带宽和极高的信息传输速率、频谱效率、测距精度等很多方面的优点,故可以将其与WSN结合,从而可解决WSN技术中很多难以解决的问题,所以对IR—UWB无线传感器网络的研究具有非常重要的理论和实践意义。
IR-UWB无线传感器网络系统的定位技术研究是当前系统研究的一个重要内容。由于IR—UWB技术具有极宽的频谱带宽的特性,因而具有精确的测距能力。将IR-UWB精确测距技术与WSN定位技术相结合,对WSN节点基于测距的定位技术的定位精度的提高具有非常明显的作用。本文的主要工作如下。
1.通过对RSS、AOA、TOA、TDOA测距方式的研究比较,从中确定了基于IR—UWB技术的TOA估计是最适台WSN节点定位技术的测距定位方式。
2.针对已有基于能量检测的TOA估计算法的不足,提出了一种时间平均改进的基于能量检测值的最大最小值比来动态设置门限值的门限比较法(TMMR-TC算法)。仿真结果比较发现,TMMR—TC算法在整个信噪比内均能取得较好性能。
3.将TMMR-TC算法同MUSIC算法相结合,提出了一种两步TOA估计算法。仿真结果表明,两步法在定位精度上有了显著提高,而且在整个信噪比范围内都有取得了很好的定位效果。