[发明专利]一种基于超宽带定位技术的无线定位系统及快速传动方法在审
申请号: | 201810604871.2 | 申请日: | 2018-06-13 |
公开(公告)号: | CN108882147A | 公开(公告)日: | 2018-11-23 |
发明(设计)人: | 钟艳如;刘华役;蓝如师;罗笑南 | 申请(专利权)人: | 桂林电子科技大学 |
主分类号: | H04W4/02 | 分类号: | H04W4/02;H04W64/00 |
代理公司: | 桂林市华杰专利商标事务所有限责任公司 45112 | 代理人: | 陆梦云 |
地址: | 541004 广西*** | 国省代码: | 广西;45 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 快速传动 中央处理器模块 无线定位系统 定位技术 超宽带 电源管理模块 非高斯噪声 多址干扰 恶劣环境 唤醒模块 获取模块 计算模块 精度问题 射频模块 主动触发 复杂度 鲁棒性 多径 带宽 | ||
本发明公开了一种基于超宽带定位技术的无线定位系统及快速传动方法,包括中央处理器模块和分别与中央处理器模块相连的主动触发模块、唤醒模块、超带宽射频模块、获取模块、计算模块及电源管理模块。本发明快速传动方法,解决了包括TOA估计的精度及复杂度问题、非高斯噪声及恶劣环境下TOA估计的鲁棒性问题、多信号共存下的多址干扰问题、密集多径NLOS环境下定位的有效性和精度问题等。
技术领域
本发明涉及超宽带定位技术,具体是一种基于超宽带定位技术的无线定位系统及快速传动方法。
背景技术
随着人类社会的不断发展,人们对无线通信的要求也在不断提高,新兴的无线网络技术(例如,WiFi、ZigBee、蓝牙、超宽带(Ultra Wide Band,简称UWB)技术)在办公室、家庭、工厂等领域得到了广泛应用。而UWB无线定位技术由于具有功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、实时性、可扩展性等优点,具有极高的时间分辨率,以及可以达到厘米级的定位精度,已成为未来无线定位技术的热点,并被视为下一代无线通信的关键技术之一。
在现有技术中,UWB定位可通过测距和测向来完成,常用的方法包括飞行时间(TOF)方法、接收信号强度(RSS)方法、到达角度(AOA)方法、到达时间/到达时间差(TOA/TDOA)方法等。其中,通过TOF方法测距要求发送设备和接收设备必须始终同步,接收设备提供信号的传输时间长短;TOF方法采用时钟偏移量来解决同步问题;RSS方法依赖路损模型,精度与节点间距有关,对信道环境极为敏感,鲁棒性不强;AOA方法需测量UWB信号到达角度,对基站天线的要求高,从而增加了定位系统中的设备成本;相比而言,TOA/TDOA方法以多径到达时延估计理论为基础,最能体现UWB信号时间分辨率高的特点。然而使用TOA定位要求双方必须是时钟同步的,因此在实际的UWB定位系统中,TDOA是一种可行的方式,定位双方无需时钟同步,但该定位方法还存在发射信号延迟及要求基站同步的问题。
在现有技术中,发射信号延迟时间的计算难度较大,因此通常根据经验值来将其设置成固定参数,但在实际使用中由于环境因素、温度、硬件制版等影响,使发射信号延迟时间的实际值不同,导致测量精度不准,最后造成定位出现偏差;而各基站之间的时间不统一,会产生较大的时间偏差,进而也会影响定位的精度。为实现高精度的定位,基站之间需达到纳秒级的时间统一,大大增加了基站成本。
无线通信在日常生活中扮演着越来越重要的角色,无线通信和无线传感器网络技术的发展,与位置的服务显得越来越重要,目标位置信息的准确获取一直是无线定位领域研究的核心问题。目标定位具有广泛的军事和民间用途,包括战场命令和控制、消防、道路交通警戒、移动Ad hoc网络中资源定位、无线区域定位,及传感器网络中定位等诸多领域。
脉冲无线电(IR:Impulse Radio)超宽带信号采用功率谱密度极低和脉冲宽度极窄的基带脉冲来携带信息,具有传输速率、低截获概率、低功耗、低成本等特点,未来短距离无线高速数传最有潜力的信号技术。基于脉冲的超宽带信号具有非常高的时间和空间分辨率,能够提供高精度的距离测量,定位精度可以达到厘米级,具有将精确测距与定位和低速通信相结合的能力。UWB信号具有极强的穿透障碍物的能力,且采用极窄脉冲体制的UWB技术还具有对恶劣多径环境的鲁棒性,其适合在复杂环境中应用。因此,IR UWB成为高精度无线区域定位中的首选技术,能够满足未来区域定位系统对信号共存、高精度、非视距、低功耗、低成本等诸多要求。
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