基于超宽带的室内定位系统关键技术研究与接收机硬件实现

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超宽带(Ultra Wide-band,UWB)技术以其传输速率高、抗干扰能力强、定位精确、功耗成本低等显著优点成为室内定位中的热门技术。本文主要研究了基于超宽带的室内定位系统的信号设计、信道模型、信道估计与均衡、同步技术等关键技术以及接收机硬件实现方法。论文工作是国家863计划项目“都市环境下多传感器组合导航定位技术研究”项目的子项目“基于超宽带的室内定位技术研究”的核心内容。研究工作主要从理论分析、算法研究、仿真验证、设计实现等方面进行,并在此基础上有针对性地提出了基于OFDM-UWB技术的室内定位解决方案。论文从系统设计入手,着重进行了系统关键技术与接收机硬件实现等方面的研究,深入剖析了基于超宽带的室内定位系统设计中的关键问题、关键方法,探讨如何从信号设计、信道估计与均衡、同步技术等方面加以改进并有所突破,进而实现提高系统定位精度、降低硬件实现复杂度等目的。本论文主要研究工作如下:   综述了室内定位技术、超宽带技术以及基于超宽带室内定位技术的国内外研究现状,对本论文中所涉及的超宽带室内定位技术实现的基本原理、基本概念进行了简要的阐述,如超宽带定义、实现方式、标准现状、定位算法技术等,寻求解决问题的突破口;   提出了基于OFDM-UWB的室内定位技术,从系统的设计要求入手,确定了系统各项参数,并对系统中的各项参数进行了深入地分析和详细的仿真研究,最终确定基于超宽带的室内定位系统的结构;   研究了超宽带室内信道的特点,确定了超宽带室内信道模型,对室内定位信号进行设计,提出前导训练序列加定位数据的定位信号结构,深入研究了信道估计与均衡技术,提出了利用前导训练序列进行系统信道估计与均衡的设计方法;   分析了影响信号接收的误差源,研究并制定了详细的接收射频前端、接收系统同步、信道估计与均衡等关键模块的设计方案并进行详细地仿真,最终确定整个接收机的设计方案;确定硬件实现方案,完成接收系统的硬件实现,重点解决了高速数据存储与处理、接收同步、信道估计与均衡等关键模块的实现,给出了硬件仿真结果,并在Matlab环境下进行了系统测试,论证了实现方案的合理性。
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