超宽带(UWB)定位技术研究与算法改进

"UWB定位系统研究" UWB（Ultra-Wideband）定位系统是一种利用超宽带无线通信技术进行精确定位的系统。由于其在低功耗、抗多径干扰、安全性和高精度定位等方面的优异性能，UWB定位技术在无线定位领域中具有广泛的应用前景。这篇硕士学位论文由唐春玲撰写，指导教师为肖国强教授，主要探讨了UWB定位系统的测距和定位两大部分。 在测距方面，UWB定位系统通常采用接收信号强度（RSS）、信号传播时间（TOA）和信号角度（AoA）三种方法。论文主要关注基于TOA的方法，因为这种方法能提供较高的定位精度。为了提高TOA的估算准确性，论文提出了一种结合主成分分析（PCA）和卡尔曼滤波（Kalman Filter）的算法。PCA用于分析噪声中的信号子空间，减少噪声影响，而卡尔曼滤波则用于进一步优化TOA估计，降低计算复杂度并实现实时性。 在定位算法上，UWB定位系统通常采用迭代算法和非迭代算法。论文特别讨论了泰勒级数展开算法，它在求解非线性定位方程组时表现出高精度和鲁棒性。然而，这种算法对移动站的初始坐标值非常敏感。为解决这个问题，论文提出了一种新的方法，即利用TOA信息和基站坐标来设定初始值，通过接收的移动站信号来估计初始坐标，从而提高了定位的准确性和稳定性。 实验结果显示，论文中提出的两种TOA估计算法在应对噪声和多径效应时表现良好，这表明这些算法在实际应用中具有较高的实用价值。通过对UWB定位系统的深入研究，这篇论文不仅提升了UWB定位技术的理论基础，也为实际系统的设计提供了有益的参考和改进方案。