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【毕业设计】超宽带室内定位系统的设计 【毕业设计】超宽带室内定位系统的设计

格式:word 上传:2025-08-09 17:31:34

《【毕业设计】超宽带室内定位系统的设计》修改意见稿

1、“.....需要延长在每个码延迟上的停留时间,技术可以解决这个问题。但这种室内定位技术由于需要在手机内集成接收机,决定了它的应用受限性。超声波定位技术由于其成本低结构简单易于实现而被广泛采用。第三种,超声波测距大都采用反射式测距法,即发射超声波并接收由被测物产生的回波,根据回波与发射波的时间差计算出待测距离。当前比较流行的定位是的种定位解决方案。目前,它应用于小范围的室内定位,成本较低,但收发器只能覆盖半径以内的地理区域,很容易受到其他信号干扰,从而影响定位精度,并不十分可靠,而且定位器的能耗较高。最后,蓝牙技术是种短距离低功耗的无线传输技术,支持点到点点到多点的话音和数据业务,可以实现不同设备之间的短距离无线互联。在室内安装适当的蓝牙局域网接入点,把网络配置成基于多用户的基础网络连接模式,并保证蓝牙局域网接入点始终是这个微微网的主设备,就可以获得用户的位置信息,实现利用蓝牙技术定位的目的......”

2、“.....缺点是目前蓝牙器件和设备价格昂贵。过去的几年里,许多研究人员已经研究了室内定位的各个方面。然而大量的研究工作只是针对些室内定位的应用,而没有太多考虑基本的定位系统,如文献。除了研究人员对室内定位日益增长的兴趣之外,第代各种各样的室内定位产品正涌入市场。文献表示,无线电传输信道的特性对室内环境的定位精度有很大的影响,因此有必要深入地研究用于室内定位的无线电定位技术。超宽带室内定位系统的设计室内定位系统的设计般定位系统的结构分为基于移动台和基于网络两种。由于商业上室内定位通常用于找寻或追踪些特殊的人体或重要物体,因此设计室内测距定位系统时主要考虑两方面。第,为增加标签的可移动性可携带性,及延长其使用寿命,即降低标签的功耗,应力求标签的组成越简单越好第二,将测距定位与通信两种技术结合起来,设计系统的时候考虑其扩展性,方便今后在定位的同时能够进行数据通信。综合这两点,提出种室内定位系统方案......”

3、“.....系统由标签和参考节点构成,标签由个收发器组成,接收基站发出来的定位信号之后再直接将定位信号发射回基站,不对信号作任何处理。首先,参考节点产生的脉冲通过调制后,经双工器发射出去接收到返回的信号后,与延迟后的本地模板信号进行相关判决,其中相关后峰值最大的模板信号的延迟则为定位信号传播的往返时间,往返时间的半乘以光速即得距离测量值。其中,每个节点拥有自身独有的跳时序列,便于确认返回的信号。从图中可以看出,整个系统主要由参考节点的发射部分接收部分和信道组成,下面主要介绍参考节点发射部分和接收部分的设计和原理。图室内定位系统框图发射部分的设计发射信号最常用和最传统的方法是发射时域上很短的脉冲。信息数据符号对脉冲进行调制,调制方式的实现是多种多样的,被传输信息可以以多种方式在信号上编码。目前比较常用的调制方式主要有脉冲位置调制,脉冲幅度调制,开关键控和二进制相移键控又称为正反极性调制以及这些调制的方式的结合方式......”

4、“.....除了要对脉冲进行调制,为了形成所产生的信号的频谱,需用伪随机码或伪随机噪声对数据符号进行编码。下面从单脉冲脉冲串脉冲调制等方面详细阐述发射部分。发射的单脉冲由于超宽带天线具有对其馈入信号的微分作用,在超宽带技术中,脉冲信号在传输过程中各点的波形是不相同的。所以空间传输的脉冲波形不同于馈入天线的脉冲波形,接收天线输出的脉冲波形也不同于空间传输的脉冲波形。通常馈入发射天线的脉冲波形用高斯脉冲近似,则空间传输的脉冲波形为高斯脉冲的阶导数,称之为高斯单周脉冲,接收天线输出的是高斯脉冲的二阶导数,称为单周脉冲。本文给出了超宽带信号的模型,包括高斯脉冲高斯单周期脉冲以及高斯脉冲二阶导数。可以看出,高斯脉冲含有直流分量,而高斯簇脉冲的各阶导数信号不含直流分量,在仿真时考虑将高斯脉冲作为发射的基本脉冲形式,则接收机收到的为单周脉冲。图分别为高斯脉冲及二阶导脉冲的时域波形。图高斯脉冲及单周脉冲波形脉冲序列在超宽带脉冲通信系统中......”

5、“.....而是序列的脉冲串。发射机产生的脉冲串由下式表示其中,为脉冲重复周期。这种形式的脉冲表示时间步长为的单周期脉冲,其占空比极低,帧长或脉冲重复时间的典型值为单周期脉冲宽度的百到千倍。这种等间隔的脉冲是载送多址信息与数据信息的传输载体。信号调制采用脉冲位置调制方式,若数字信息为脉冲后移,若为则脉冲不移位,此时脉冲信号的表达式为其中式中,各参数的含义为对数正态随机变量,代表信道的幅度增益观测到的簇的数目每簇中接收到的多径数目,第簇中第条路径的系数第簇的到达时间,第条路径相对于的延迟时间因此中的信号经超宽带信道传输后的接收信号为其中,,是均值为方差为的高斯随机变量,也称作对数阴影效应方差,值取决于平均总多径增益。在多径条件下,随距离的增加而减小,两者之间的关系如下其中,是距离时的参考功率增益,是能量或功率衰减指数......”

6、“.....表示参考距离时的路径损耗。文献中和给出了不同传播环境下和的取值参考建议在环境下,,在环境下,,。根据多径信道下的最大似然估计算法及估计的,本文设计参考节点接收部分时,考虑采用相关判决的方法来获取定位信号传播的往返时间。最大似然估计的步骤为接收信号与延迟后的发射信号进行互相关运算,不停地改变延迟值,直到互相关值取最大值,此时的延迟即为定位信号在收发机之间的传播时间。这种边改变延迟值边试的方法运算周期较长,因此本文考虑将本地模板并行延迟路,将这路同时与接收信号进行相关运算,并对路相关值进行选大判决,最大输出的那路模板的延迟值即为信号传播的往返时间。超宽带室内定位系统的仿真与分析发射部分仿真图为仿真时产生的模型框图。仿真的步骤为用命令产生待发射的个等概率的二进制信源,„,具体应用时,此信源为待传的数据。将二进制流的每个比特都被重复次,这个模块引入了冗余,其实是种被称为重复码的......”

7、“.....图中第三个模块仿真编码和调制。这里考虑伪随机码,每个码序列由个整数组成,所有整数均从区间,中随机选取,服从均匀分布。码决定了脉冲位于比特的哪个码片,而调制后,若数字信息为脉冲后移,若为则脉冲不移位。最后个模块是脉冲形成,这个模块的冲激响应表示要发射的信号的基本脉冲波形。本章的仿真中采用的脉冲形成滤波器的冲激脉冲响应等于高斯脉冲。高斯脉冲表面上具有无限长的持续时间,但实际上衰减很快,所以仿真时需要设置具体的持续时间。节介绍脉冲波形时,从和式可知其中个最重要的参数即脉冲宽度,所以仿真时还需设定值。图中最后的发射信号由调制后的序列与脉冲形成器的冲激响应卷积得到。假如总共发射个比特的信号,脉冲重复时间为,脉冲功率为,跳时码取值范围为,周期为,每个码片的持续时间为,脉冲成形因子为,的时移为,则发射的信号的时域波形见图。考虑理想情况下发射天线的微分作用,则实际天线发射出的信号波形为高斯阶导......”

8、“.....在发送的个比特中,根据脉冲移位的情况可知数据信息为当数据信息为时,脉冲在其对应时隙起点后的,为时在其对应时隙的起始位置所用的码共有两个周期,为。信道及接收部分仿真图为仿真时发射信号经过信道到达接收机并与本地模板相关的模型框图。仿真的步骤为信道响应这个模块主要仿真从统计模型得到的信道离散冲激响应。仿真时需根据工作组所提议的信道模型报告定义的四种不同环境,即及下设置相应的参数。描述了发送机和接收机在米内,存在视距通路的多径环境描述了同样距离下非视距的情况描述了和为,非视距多径环境提供了个时延为,且不存在视距通路的最差多径信道。本章分别仿真了定距离下发射信号与四种不同特征参数信道的离散冲激响应相卷积的情况。仿真的第二个模块为高斯噪声产生,用于产生个加性高斯噪声信号,并将其加到经信道传输后的信号上。噪声电平根据给定的确定,其中为个单脉冲的接受能量......”

9、“.....发射信号与信道的离散时间冲激响应卷积后加上高斯噪声即为参考节点收到的返回信号。图中其它的模块完成接收部分的相关判决功能。首先根据定位所在空间的大概范围设定个观察时间段,在观察时间段内对模板信号进行定时间的循环时移。图中的延迟量构成个等差序列,每路延迟量与相邻路延迟间的差相等,仿真时设为。将时移后的本地模板与参考节点接收到的返回信号互相关,要较准确地判断出定位信号传播的时间就必须考虑模板信号在时间上的所有可能位置,因此将不同时移的模板信号与接收信号进行并行相关计算。在这种方式下,相关器输出信号的幅度随接收信号与时移模板信号的相似性而改变,相似程度越高,相关器输出就越大。其中路相关器能输出峰值,则这路的时移模板信号的相应时移就是传播时间的估计值。其中,根据天线的微分作用,将模板信号设为发射信号的二阶导数来进行相关运算......”

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