室外UWB精確定位系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、UWB(Ultra Wideband)是一種無載波通信技術，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，也可以稱為脈沖無線電，可用于無線通信、位置測定、雷達等領域。早期UWB技術一直被美國用于軍事領域，但是伴隨著無線通信技術的發(fā)展與成熟，推動了許多無線業(yè)務的發(fā)展，一些場合對高精度定位的需求越來越多，民眾對UWB技術的呼聲越來越高。UWB技術在2002年2月美國聯(lián)邦通信委員會正式允許它用于民用，UWB技術憑借自身的穿透能力強、多徑分辨能力

2、高、極寬的帶寬等特點成為了測距和定位中最受歡迎的技術。UWB技術一般用于室內小范圍的定位，用于室外定位的研究相對較少。本文的研究是基于UWB的室外定位，主要是針對一些特定的場合進行定位，比如小型的運動場地、訓練場、游樂場，采用高精度的UWB技術，可以精確的找到人員的位置，同時可以對人員的運動軌跡進行分析。UWB室外定位應用范圍廣泛，目前我國對于UWB技術在定位方面的研究大部分還處在實驗室的研究階段，本文的研究具有廣泛的意義。
　　

3、本文以UWB技術的基本原理為基礎，分析了UWB信號的實現(xiàn)方式以及信道模型的特性，進一步了解了UWB信號的傳播特性;研究UWB無線定位方法，得出TOA、TDOA定位方法更適合在UWB信道中進行定位;研究UWB常用的定位算法，包括Fang、Chan、泰勒算法，分析最小二乘法在TOA和TDOA定位算法中的求解，仿真每個算法在不同環(huán)境下的特性，得出每個算法都有自己的局限性，提出了卡爾曼濾波算法，對卡爾曼濾波算法進行了改進和仿真，得出卡爾曼濾波算

4、法在不同環(huán)境下的定位結果優(yōu)于其他算法，可有效的抑制非視距誤差。
　　本文最后提出了系統(tǒng)的整體框架，給出了整個系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，利用DW1000芯片設計了標簽和基站的硬件電路圖，測試了標簽和基站，它們之間的測距誤差在10cm以內，精度較高，直視距離在350m左右，非直視距離在45m左右，可以滿足室外定位的距離;分析了標簽之間的工作狀態(tài)，計算了工作的標簽的數(shù)量，定位過程中有很多想不到的因素，對影響系統(tǒng)精度的因素進行了分析，最后得出室外U