超宽带无线定位算法及其在月球车上的应用

论文摘要

超宽带技术在定位方面的优势十分明显,备受关注,对其研究的主要目的是解决超宽带信源的参数估计问题,本文在总结和分析传统窄带无线定位中参数估计的常用方法后,主要针对超宽带信号的特性,在信源的到达时间、到达角度、到达时间和角度联合估计方面进行了深入地研究和探讨。在传统滑动相关算法的基础上,提出了一种直接序列超宽带系统TOA估计方法;在构造状态空间矩阵基础上,提出了一种UWB信源频域TOA估计方法;在构造聚焦矩阵的基础上,提出了一种超宽带信号源DOA估计方法;提出了一种超宽带信号源的TOA/DOA联合估计方法;提出了一种将超宽带信源应用于月球环境中漫游车的定位方案与算法;同时,对移动目标的追踪问题也进行了探讨;对所提不同方法都进行了仿真试验,验证了算法的有效性。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 超宽带技术概述
• 1.1.1 什么是UWB
• 1.1.2 UWB 的技术特点
• 1.1.3 UWB 技术的应用
• 1.1.4 UWB 技术的挑战
• 1.1.5 UWB 技术的研究现状
• 1.1.6 UWB 的标准化过程
• 1.1.7 UWB 技术的发展前景
• 1.2 研究背景和意义
• 1.3 UWB 无线定位面临的难题
• 1.4 论文主要工作和研究成果
• 1.5 论文章节安排
• 第二章 无线测距与定位
• 2.1 引言
• 2.2 接收信号强度法（RSS）
• 2.2.1 RSS 方法信号模型
• 2.2.2 RSS 方法的CRLB
• 2.2.3 UWB 使用RSS 测距方法的可行性
• 2.3 信号到达角度法（AOA）
• 2.3.1 AOA 方法信号模型
• 2.3.2 AOA 方法的CRLB
• 2.3.3 UWB 使用AOA 测距方法的可行性
• 2.4 信号到达时间法（TOA）
• 2.4.1 TOA 方法信号模型
• 2.4.2 TOA 方法的CRLB
• 2.4.3 UWB 使用TOA 测距方法的可行性
• 2.5 定位
• 2.6 结论
• 第三章 DS-UWB 系统的TOA 估计
• 3.1 引言
• 3.2 DS-UWB 信号的产生
• 3.3 系统模型
• 3.4 传统的滑动相关方法
• 3.5 基于子空间的延时估计
• 3.6 算法仿真及性能分析
• 3.7 结论
• 第四章 UWB 信源的频域TOA 估计
• 4.1 引言
• 4.2 UWB 信号模型
• 4.3 算法的预处理
• 4.4 频域TOA 估计算法结构
• 4.5 结果和分析
• 4.6 结论
• 第五章 UWB 信源的DOA 估计
• 5.1 引言
• 5.2 系统描述
• 5.3 问题描述
• 5.3.1 均匀圆阵的信号模型
• 5.3.2 预处理技术
• 5.3.3 算法分析
• 5.4 仿真实验
• 5.4.1 不考虑信源信号调试方式和传播信道影响
• 5.4.2 考虑信源信号调试方式和传播信道影响
• 5.5 总结
• 第六章 UWB 信源的TOA / DOA 联合定位与追踪
• 6.1 引言
• 6.2 系统模型
• 6.3 TOA
• 6.4 基于扩展卡尔曼滤波器的追踪方法
• 6.5 试验仿真
• 6.6 结论
• 第七章 UWB 信源定位在月球车上的应用
• 7.1 引言
• 7.2 系统结构
• 7.3 卡尔曼追踪算法
• 7.4 实验仿真
• 7.5 结论
• 第八章 总结与展望
• 8.1 工作总结
• 8.2 工作展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文及参加的科研项目
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT