矿井WiFi信号二次扩频的TOA测距技术：高精度解决方案

本文主要探讨了"基于WiFi信号二次扩频的矿井TOA测距方法"这一关键领域。TOA（Time of Arrival）测距技术在无线通信中用于精确测量信号从发送到接收的时间差，从而推算出信号传播的距离。然而，传统的矿井WiFi通信系统由于环境复杂、信号传播不稳定以及通信过程中的时间测量分辨率不足，使得TOA定位精度受到限制。 针对这一问题，研究人员提出了一种创新的解决方案。他们设计了一种特殊的测距系统，通过在WiFi移动站上集成多载波扩频调制部件，对WiFi信号进行二次扩频处理。这种扩频技术可以显著提高信号的频率带宽，进而提升时间分辨率，使得在矿井环境下即使面对信号衰减和多径效应也能获取更准确的时间信息。 在WiFi基站端，采用了多载波扩频解调部件，并结合FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）设计的高速数字匹配滤波器和扩频码捕获算法。这个算法能够在亚码片级（Sub-Nyquist）上捕捉和解析WiFi信号，进一步提高了测距的精度。这种方法的优势在于能够在保持系统稳定性的前提下，大幅提升测量的时间分辨率，从而减小测距误差。 试验结果显示，该方法的测距误差均值仅为1.92米，这表明其具有很高的实用价值，能够为矿井WiFi通信系统的TOA定位提供稳定且可靠的测距数据。这种技术的应用不仅有助于改善矿井内的通信效率，还能增强安全保障，提升矿山作业的智能化水平。 该研究得到了国家重点研发计划重点专项的资助，以及国家自然科学基金的支持，显示出其在科研领域的高度认可。作者孙继平教授，作为该领域的资深专家，拥有丰富的研究成果和实践经验，他的参与为这项技术的成功提供了强有力的支持。 总结来说，这篇论文的核心贡献在于提出了一种有效解决矿井WiFi通信系统测距难题的新方法，通过二次扩频技术提升了测距的精度，为实际应用提供了新的可能，对于提升工业物联网在矿井环境下的定位精度和稳定性具有重要意义。