基于扩频信号的高精度定位技术的研究

作者:yabo亚博全站首页登录发布时间:2022-09-18 00:39

本文摘要:无线定位技术是指利用现有的无线通信网络资源,处理和计算移动终端接管的每个基站的信号,获得一些相同的测量值(延迟退化、载波信息等)。),然后根据网络或移动终端中的定位算法确定移动终端的位置。时延估计是无线电定位技术的一个关键部分。扩频通信技术具有功率序列密度低、抗干扰能力强、可建立码分多址等优点。 它在测距领域起着最重要的作用,应用也比较普遍。本文将扩频技术应用于无线电定位,伪码字节的实时性问题是其中的关键和难点技术之一。

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无线定位技术是指利用现有的无线通信网络资源,处理和计算移动终端接管的每个基站的信号,获得一些相同的测量值(延迟退化、载波信息等)。),然后根据网络或移动终端中的定位算法确定移动终端的位置。时延估计是无线电定位技术的一个关键部分。扩频通信技术具有功率序列密度低、抗干扰能力强、可建立码分多址等优点。

它在测距领域起着最重要的作用,应用也比较普遍。本文将扩频技术应用于无线电定位,伪码字节的实时性问题是其中的关键和难点技术之一。

本文系统阐述了无线电定位技术和扩频通信的理论,重点研究了时延估计。为了提高时延估计的精度,本文从两个方面进行了探索,一是基于大于两倍的不等采样,二是利用载波幅度信息。当采样率为伪码率的整数倍时,时延测量的精度是由比特率要求的,因此采样不存在模糊性。

在这种情况下,本文探索了一种基于两次以上不等采样的伪码幅度测量算法。在不增加采样率的情况下,大大提高了时延测量的精度,并且可以有效避免噪声的影响。此外,本文还研究了一种利用接收信号的载波幅度信息进一步确定信号延迟的方法。通过使用从不同基站接收的载波幅度之间的关系,获得每两个基站之间相对于载波周期的延迟差的非整数部分。

由于载波周期较小,得到的时延退化不会更准确,但载波周期的模糊性不会经常出现。关键词:无线电定位;扩频通信;时间延迟估计;不等抽样;大于两倍;第一章载波幅度介绍1.1选题背景和意义定位,一般来说是指按照一定的手段和方法,在一个参考坐标系中确定目标的方位。在众多定位方法(成像、红外、激光、无线电等)中。

),无线电定位特别受欢迎。无线电定位是测量目标的升空或灯光的无线电波参数(传播延迟、信号强度、多普勒频移),融合无线电波传播特性,切换成定位所需的测量参数(距离、差距、方位),然后利用方位信息未知的多个(不少于三个)参考点,创建求解方程,从而获得目标的空间方位信息。无线电定位技术最初是为了满足远程导航系统的排斥而产生的,然后随着无线网络通信技术的快速发展,与定位相关的市场需求更加巨大。近年来,随着无线通信技术频段覆盖区域密度的降低和汽车租赁的发展,定位技术得到了更深层次的应用,无线定位技术逐渐成为研究的热点方向。

由于无线定位使用无线电波,不受气候条件的影响,它不仅是保证人类交通安全和专门从事军事活动的适当手段,也是简单条件下有效的导航系统方法。无线电定位在现代社会中发挥着越来越大的作用,尤其是在信息战中,其应用涵盖了军事和民用的各个领域。它已广泛应用于军事和民用领域。

基于不同的定位原理,发展了地面雷达、红外观测、光学观测、航空无人机、预警机和侦察机等信息采集和目标探测系统。在上述定位系统中,主动定位的缺点是,由于它必须自己发射电磁波,因此更容易暴露自己。因此,被动定位逐渐成为人们研究的焦点,世界各地都在竞相开发针对不同原理的定位技术和设备。

无线电定位可分为卫星无线电定位和地面无线电定位 但GPS系统对移动台和网络的实时性有很高的排斥性,其精度因卫星而异,并不时再次变化。GPS卫星的信号在远距离传输过程中受到极大的阻碍。

在大城市或山区,由于高层建筑和树木对信号的影响,不会造成信号的非线性传播,不能满足小范围内的高精度定位测量。为了满足一些明确的市场需求,考虑到增加成本和提高定位精度,地面小规模定位系统采用了无线电定位技术。

该系统在发射信号类型和定位方式上与GPS技术相似,但与卫星定位不同。地面无线电定位通过安装在地面的各种基站发送强度低于卫星定位系统的无线电信号,覆盖区域用户所在的区域。

由于定位范围小,系统更容易控制和操作,升空信号强,信号不受环境噪声影响,因此定位结果更准确,在国内该区域定位应用,实用性高。时延是定位技术中密切相关信号的一个基本参数。时延及其相关参数估计的研究仍然是国际信号处理领域非常活跃的研究课题,具有最重要的理论意义和应用价值。

一方面,时延估计的研究极大地促进了数字信号处理、信号检测与估计、时间序列分析和自适应信号处理的发展。在无线电定位计算中,每个基站信号到达用户的时延是最重要的参数之一,也是关键部分,其精度和效率直接影响整个定位系统的性能,因此对其进行深入研究具有最重要的理论意义和应用价值。1.2无线电扩频定位系统描述的是无线电信号的定位方式,根据是否向被动目标发射电磁波,可以分为主动定位和被动定位两类。

第一类是基于网络的定位方案。方位未知的基站(或观测站)所包含的定位网络可以通过测量移动终端接收到的到达观测站的电磁波的相关参数来定位移动站。

一般来说,定位网络必须有一个中心节点来收集每个观测站获得的数据,然后进行适当的计算来估计移动站的位置。由于定位过程中定位网络资源闲置,被定位者数量有限。另一种是基于移动台的定位方案。

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移动终端(或移动台MS)接收到周围已经听到方向的信标站或基站的定位信号广播,经过适当的信号处理和计算后,安排自己的方向,这就是本文重点研究的定位方式。GPS系统就是一个典型的例子。

无线无源定位系统有很多特点,主要有以下几点:第一个特点是这样定位算法已经在移动终端完成,基站的计算资源没有闲置,不允许用户数。第二个特点是被动,即接收信号的终端不主动升空电磁波,所以这个系统容易被感应到,一般不存在阻塞的问题,安全性好。第三个特点是系统的定位性能与定位基站的布局有关。

在一定的地面范围内,三个基站不同的几何布局不会影响系统性能。因此,在无线电定位系统中使用时,应该合理调整基站的布局,使定位性能尽可能低。一般来说,定位系统主要包括四个部分:发射部分、传输部分、接收部分和信号处理部分。

首先,地面基站发射无线电定位信号;其次,发射信号将通过由各种介质组成的传输部分到达被测物体;然后,接收器将接收信号;最后,它将转移到数据处理部分,并执行m 接收机接管一组测量值后,主要问题是自由选择计算量大于的、速度最慢的算法来定位目标,保证定位误差大于。目前,人们已经在定位算法、定位精度分析、最优测站布局分析、跟踪滤波和欺诈定位规避等方面做了大量的工作,并取得了一定的成果。扩频通信技术以其独特的优势成为定位系统中最基本的抗干扰技术。

扩频通信是一种将待传输的信息数据的频谱扩展后再进行传输的通信系统。它具有很强的抗干扰能力。同时,由于扩频序列的特点,扩频技术可以完成精确测距的任务。由于其特殊的通信原理,扩频通信系统具有抗干扰能力强、求助亲和力低、外部多径阻断性能好、安全性和保密性好、可扩展码分多址通信等优点,因此在定位测控系统中具有普遍的应用前景。

随着无线电技术的发展,传输环境中的各种障碍变得更加严重,信道环境变得越来越危险,可用的测控频率资源的分配将变得更加困难。实时技术是扩频通信系统的关键技术,因此对扩频接收实时技术的研究具有十分重要的意义。1.3国内外研究现状定位技术最初是为了满足航空导航领域移动目标导航系统的需求而开发的。第一台定位设备可以追溯到二战前使用的无线电罗盘、测向仪和无线电信标。

这些设备主要是用来引导移动体按照预期的路线进行导航、返航和导航,不一定作为导航系统和自主定位使用,所以不是真正的电子定位。从第二次世界大战开始到20世纪60年代,由于战争的需要和电子技术的发展,经常出现真正意义上的电子定位系统,如极坐标定位系统(VOR/DME)、双曲线定位系统(DECCA)、战术空中导航系统(TACAN)、罗兰系统、欧米茄系统(OMEGA system)等。

随着移动通信技术的发展,为了缓慢而准确地解决问题、公共安全、应急救援等突发事件,定位技术已经被市场上的人们广泛需求。1996年,美国联邦通信委员会(FCC)实施E-911法规,拒绝从2001年10月1日起,移动通信网络必须能够为接收紧急呼叫的移动台获得精度在125m以内的定位服务,满足该定位精度的概率不应高于67%。1999年,FCC明确提出了对定位精度的新拒绝,这是基于网络定位的。l00m内拒绝捕获精度不应高于67%,300m内定位概率不应高于95%;基于移动台的定位,50m精度内的定位概率不应高于67%,150m精度内的定位概率不应高于95%。

欧洲和日本都没有适当拒绝,获得E-911定位服务将是未来蜂窝网络不可或缺的基本功能。由于政府的强制拒绝和市场自身的推动,世界各地的公司都制定了自己的GSM、CDMA等网络实施方案,并取得了一定的成效。许多制造商已经开发了许多定位设备,以获得更低精度的定位服务。

近年来,为了满足一些明确的定位市场需求,地面无线电定位技术越来越受到重视。2013年初,国外研究人员最近发布了一种新的地面定位系统,其定位和导航系统功能比目前的GPS卫星定位系统更精确。新的地面无线电定位技术的导航系统能力向全球定位系统提出了挑战,并将成为未来定位和导航行业最重要的技术之一。

一些分析人士认为,全球定位系统卫星定位系统在某些领域仍然没有盲点,而室内定位技术 1976年,Knpap和Carter发表了一篇著名的论文《广义卷入法时延估计》,将时延估计的研究推向了一个新的高潮,并使其广泛应用于。从理论角度出发,在广义参与时延估计的理论框架下,统一了当时不存在的各种基于参与度分析的加权时延估计方法,得到了时延估计性能的下界——Cramer下界。

这篇著名的论文已成为划时代的历史文献。自20世纪80年代以来,时间延迟估计的研究得到了蓬勃发展。1981年,ASSP学会出版了一期关于时延估计的专刊,汇集了当时许多最重要的研究论文,涵盖被动和主动时延估计、广义时延估计方法、理论研究和性能分析、时变时延和自适应时延估计。整个80年代,除了广义卷入法在理论、方法和性能上超过了一般的研究和发展外,其他许多方法,如广义双谱法、参数模型法和自适应方法,都是从无到有迅速发展起来的。

此外,还明确提出了其他类型的方法,如基于估计的拟合多源定位方法仅次于Fede等人明确提出的(EM)准则,以及Aezknot等人明确提出的时延估计方法,自20世纪90年代以来,人们发展了基于人工神经网络的时延估计方法、基于序列关系理论的时延估计方法以及各种自适应时延估计方法。5.3本章概述本章介绍了一种使用载波幅度信息来确认时间延迟的方法。载波幅度传播延迟的整周期数可以通过伪码幅度测距或其他方法获得,然后通过该算法可以获得非整周期数。由于载波波长比伪码长得多,利用载波幅度信息获得的时延估计精度更高。

然而,载波幅度测量不能测量幅度严重小于一个完整周期的小数部分。在计算倒数全循环部分的过程中,各种障碍可能导致循环跳跃现象频繁发生。因此,周跳的观测也是载波幅度测距中最重要的课题之一,周跳的观测和修复对载波幅度测距的精度具有最重要的意义。


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