基于超寬帶（UWB）技術(shù)的測(cè)距方法研究.pdf

1、近年來(lái)，超寬帶技術(shù)以其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)受到越來(lái)越多的關(guān)注，尤其是在2002年2月美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)正式允許超寬帶技術(shù)用于民用后，關(guān)于超寬帶應(yīng)用的研究日益增多。超寬帶脈沖無(wú)線電是在時(shí)域發(fā)射極窄的脈沖，相應(yīng)地在頻域產(chǎn)生頻帶很寬、功率譜密度極低的信號(hào)。因其具有良好的信號(hào)隱蔽性、極低的功耗、高的多徑分辨率等優(yōu)點(diǎn)，在軍事和民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。 隨著無(wú)線通信網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展以及用戶對(duì)業(yè)務(wù)種類需求的提高，無(wú)線通信網(wǎng)中的測(cè)距和定位功能顯得

2、越來(lái)越重要。傳統(tǒng)的幾種定位技術(shù)，例如：GPS定位、基于蜂窩網(wǎng)無(wú)線定位(Cell ID定位)等，各有不同的優(yōu)勢(shì)和局限性。超寬帶技術(shù)由于具有抗噪聲和抗干擾能力強(qiáng)、多徑分辨率高、穿透能力強(qiáng)、通信容量大等眾多優(yōu)點(diǎn)，在眾多無(wú)線定位技術(shù)中脫穎而出，成為未來(lái)無(wú)線定位技術(shù)中極具潛力的技術(shù)。 基于時(shí)間測(cè)量的超寬帶測(cè)距方法的主要誤差來(lái)源于多徑傳播和非視距傳播。因此，怎樣在多徑、非視距環(huán)境中獲得高的測(cè)距精度，是超寬帶測(cè)距技術(shù)面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的基于

3、時(shí)間測(cè)量的超寬帶測(cè)距算法是利用信號(hào)互相關(guān)最大值的時(shí)刻作為估計(jì)值，但由于多徑、非視距傳播的存在，導(dǎo)致第一個(gè)達(dá)到的路徑通常不是能量最強(qiáng)的路徑，所以，如何檢測(cè)第一條到達(dá)的路徑非常重要。 利用信號(hào)互相關(guān)的測(cè)距算法雖然能獲得較高的測(cè)距精度，但由于超寬帶信號(hào)帶寬非常寬，所以這種方法需要很高的采樣頻率。相比奈奎斯特采樣頻率來(lái)說(shuō)，超寬帶信號(hào)接收端只能以比較低的頻率采樣，這使得它不能有效的捕獲每個(gè)多徑成分的能量。因此，基于能量檢測(cè)的測(cè)距方法以其簡(jiǎn)

4、單性和低采樣率成為人們的又一選擇。 本文在分析超寬帶通信基本原理的基礎(chǔ)上，以提高測(cè)距精度和減少噪聲的影響為目的，主要針對(duì)測(cè)距算法進(jìn)行了研究。本文完成了以下兩個(gè)方面的研究工作： 1)提出了一種新的兩步測(cè)距算法。首先在綜合分析文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文歸納出基于信號(hào)互相關(guān)的兩種基本的測(cè)距算法。為了減小非視距傳輸造成的測(cè)距誤差，兩步測(cè)距算法的第一步是對(duì)接收信號(hào)做統(tǒng)計(jì)平均，并利用信號(hào)互相關(guān)的方法，得到粗略的時(shí)間；第二步是利用遲早門信號(hào)原