波分多址超宽带系统测距定位及误差校正技术研究

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随着互联网、物联网等技术的发展,室内成为人们活动的主要场所,人们对室内高精度定位的需求日益扩大。而在室内环境存在密集多径和非视距情况等不利因素的影响,这给室内精确定位带来挑战。波分多址超宽带(Wavelength Division Multiple Access Ultra Wide Band,WDMA-UWB)系统不仅具有超宽带信号极窄脉冲,时间分辨率高、复杂度低等优点,还具有基于正交小波的波分多址技术的抗干扰能力强、传输速率高等优势,是非常适合于室内的定位技术。首先,针对波分多址超宽带系统测距的到达时间(Time of Arrival,TOA)估计,采用了一种基于熵的低复杂度估计算法。通过利用接收到信号的熵值变化来分辨信号区和噪声区,从而确定首达径分量的到达时间。仿真表明,测距性能相比于传统方法有很大的提高。其次,对于测距误差校正方法,本课题提出了基于高斯过程回归的测距误差校正方法。通过对接收信号提取的特征作为输入,送入训练好的高斯过程回归模型,对测距误差进行预测校正,经过校正后的结果性能提升明显。最后,针对室内定位技术,先对影响定位精度的主要因素进行分析,提出了一种基于LSE-Taylor和PSO-Taylor的协同定位算法。通过对不同测距误差情况下实验仿真,验证了协同定位算法的有效性及实用性。在波分多址超宽带通信体制下,本文通过对室内居住与办公信道模型下进行仿真分析,所采用的系统能达到厘米量级室内定位的需求。
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