UWB多目标异步定位改进方法

在原UWB多目标异步定位及其算法的基础上,针对其存在的问题提出改进算法.在保持原一般性的情况下,实现剔除冗余测量的目标.采用帧多次往返测量法和相互测量法,实现全部差分测量,改进了测量误差分布特性.提出递进测量新概念应用于超宽带异步测量和定位,较好的协调了测量速度和精度的关系.选用优化算法,很好地解决了定位方程的求解问题.仿真结果说明,方法有效可靠,性能稳定,适于实际应用.     

UWB通信系统中的窄带干扰检测算法研究

针对改进的多带并发UWB通信系统的干扰检测算法和干扰抑制性能进行了分析.鉴于传统多带UWB调制方案的不足,对改进的多带并发UWB通信系统进行了数学分析和描述.在此基础上,提出了一种新的低采样率的共存干扰检测算法——并发子带干扰检测算法,并对该算法进行了数学分析和系统仿真.分析和仿真结果表明,该算法可在信号帧速率的采样量级上,完成对共存窄带干扰的有效检测,并与多带并发UWB系统的干扰抑制处理相结合,可对共存干扰进行有效抑制,明显改善共存UWB系统的误码率性能.     

AOS自适应帧长传输系统的仿真研究

以提高AOS的系统吞吐量为目的,提出了AOS自适应帧长传输的系统模型,改进了AOS空间数据链路协议的传输帧格式,设计了一种适用于新系统的帧同步方案,推导并分析了帧同步性能公式,得出帧同步仿真参数。在此基础上,对新系统的吞吐量性能进行了仿真。结果表明与AOS固定帧长传输系统相比,AOS自适应帧长传输系统的吞吐量得到了有效地提高,证明了所提出的新系统及改进的AOS传输帧格式和帧同步方案的有效性。     

超宽带无线通信的一种快速同步捕获算法

针对超宽带(ultra-wideband,UWB)信号的具体特征,利用巴克码的相关特性,设计了一种结构简单的训练序列,在此基础上建立了基于最大似然(ML)准则的UWB同步捕获算法。该算法大大降低了UWB信号时间捕获的复杂度,能够快速实现同步。仿真结果表明,只需要较短的训练序列,该算法就能获得优良的同步性能,当训练序列较长时可以很好地逼近理想捕获情况下的系统误码率。     

基于准循环LDPC码译码软信息的码辅助帧同步算法

确保较低信噪比条件下的系统帧同步,是LDPC码在系统应用中的关键问题。基于最大似然的准则,提出了一种适合准循环LDPC编码系统的码辅助盲帧同步算法。该算法通过计算不同帧偏移处的信道输出软信息向量满足LDPC码校验矩阵中所有校验方程的概率与违背所有方程的概率的对数似然比值,再根据最大似然值对应的信息向量确定最终的帧同步边界。新算法可借助译码器的部分资源来实现帧同步搜索,提高了译码器的利用率,降低了实现复杂度;无需一次完整的迭代译码过程,减少了同步捕获的时间。仿真结果表明,相比已有的码辅助盲帧同步算法,新算法具有较好的帧同步性能;借助新同步算法仿真获得的系统误比特率和帧错误率接近已有的码辅助帧同步算法的译码性能。     

多径衰落信道下OFDM系统帧同步方法

针对OFDM系统对同步错误十分敏感的特点,提出了一种OFDM系统中多径衰落信道高速移动环境的帧同步方法。该算法融合了时域中加入的叠加的低能量的m序列的自相关性和保护间隔的冗余信息,提高了同步信号的能量;通过使用融合门限检测法,改善了基于相关的帧同步方法的准确性。仿真证明,该算法在多径瑞利衰落信道下的帧同步正确概率比常规相关算法高70%,达到了最佳性能,而且叠加的低能量的m序列的加入对系统传输性能性能影响可以忽略。     

AOS虚拟信道/帧分离估算的调度算法

提出了一种适用于AOS的虚拟信道/帧分离估算的调度算法.该算法根据信源的数据类型将传输时隙分成同步时隙和异步时隙,在同步时隙时采用轮询算法进行调度,在异步时隙时则首先分别估算虚拟信道的紧迫度与数据帧的紧迫度,再将二者结合起来构造新的虚拟信道传输紧迫度函数,以满足各信源数据传输的时延要求.与传统的动态优先级调度算法相比,提出的算法在各虚拟信道丢帧率和系统信道利用率保持不变的情况下,大幅度的降低了重要性较高的虚拟信道的平均调度时延、最大调度时延与缓存剩余量.实验表明,本算法的性能明显优于传统的算法,更适合空间链路的多样化数据传输.     

莱斯信道中通用PSAM帧格式的优化设计

针对莱斯信道下导频受限的载波同步系统，研究了相应的数据帧格式的推广与优化设计问题, 以提升载波同步能力。首先基于标准导频符号辅助调制(standard pilot-symbol-assisted-modulation, S-PSAM)帧格式, 设计了一种通用的PSAM(generalized PSAM, G-PSAM)帧格式, 并推导了相应的联合数据辅助与非数据辅助的克拉美罗界(data-aided & non-data-aided Cramer-Rao bound, DA&NDA CRB)及其近似形式; 接着利用近似的DA&NDA CRB和经典的控制变量法(control-variate method, CVM)对G-PSAM帧格式进行了优化, 得到了一类优化的G-PSAM(optimized G-PSAM, OG-PSAM)帧格式, 同时与S-PSAM帧格式进行了比较。仿真结果表明, 无论使用短数据包传输还是长数据包传输, 不同导频块数下的OG-PSAM帧格式都表现出优于S-PSAM帧格式的估计性能。     

基于阵列天线的UWB定位方案研究

为实现简单而精确的定位,提出了一种基于阵列天线的超宽带(ultra wideband, UWB)定位方案。在定位源末端设置4根阵元天线,用于检测未知节点发射的UWB信号,各天线接收的信号经统一的中央处理单元,只需单个定位源就能完成未知节点的三维定位。通过UWB多径信号检测算法进行到达时间差(time difference of arrival, TDOA)估计,无需收发两端时钟同步,且避免了使用复杂的波束赋形技术。同时,提出了一种UWB多径信号检测算法,在分析误差模型对定位精度影响的基础上,以IEEE 802.15.4a信道模型的CM1~CM8为依据,对方案进行了误差性能仿真实验。结果表明,所提方案可实现精确定位,误差达厘米级。     

基于稳健回归的TTE时钟补偿算法

时间触发以太网(time-triggered ethernet, TTE)通过精确的时间调度,保证了通信数据的实时性传输,满足了航空电子、运输及工业自动化等众多领域中关键安全系统的传输要求。然而,现有的TTE标准虽然规定了时间触发以太网的时钟同步流程,但未对时钟补偿问题给予具体解决方法。针对TTE的时钟同步特点,提出了一种基于稳健回归的时钟同步补偿方法。通过稳健回归算法对时钟误差进行估计,再根据估计误差对各节点的本地时钟进行补偿,所提出的算法成功解决了传统时钟补偿方法导致的时钟跳变和野值影响的问题。仿真结果也证实了,在野值比例不大于50%的情况下,所提算法在时钟同步精度方面明显优于传统的直接补偿算法和无稳健性的最小二乘补偿算法。     

移动终端定位算法及误差分析

提出了移动通信网络中移动终端定位的几种可能方法.对基于信号到达的时间(TimeofArrival,TOA)和基于信号到达的角度(AngleofArrival,AOA)的各种定位算法以及各种定位方法的定位误差进行了分析.最后对基于TOA的定位方法和基于AOA的定位方法及其定位误差性能进行了仿真计算,对仿真计算结果进行了比较.     

基于TOA和方位角测量的三维运动目标被动定位跟踪算法研究

本文提出了一种基于TOA(到达时间)和方位角测量的算法,详细分析了该技术的定位原理和可行性。在某些接收机以被动方法对三维运动目标定位跟踪的双基地雷达系统中,往往难以测量目标的俯仰角;因此本文提出的算法对于双基地被动定位系统的实用性明显地具有很重要的意义。文中通过典型目标航迹的计算机仿真 (按照Monte Carlo方法)对算法的性能做了评估。     

基于线性校正的TOA联合同步与定位算法

针对传统到达时间定位中出现的目标节点与传感器锚节点不同步的问题,提出了一种时钟同步与目标定位联合估计算法。该算法分为两个阶段,首先通过引入辅助变量,根据加权最小二乘准则求出时钟偏差和目标位置的初始值;在此基础上,利用线性校正技术对初始值的偏差进行校正。理论分析和实验结果表明,与传统方法相比,该算法不仅可以得到闭式解,而且在目标位于传感器内部和外部两种情况下都可以逼近克拉美罗下界,具有较高的定位精度。     

基于探测区域搜索的TOA量测数据关联

到达时间(time of arrival,TOA)量测数据关联是多发单收非协同探测系统中的关键技术之一。针对传统算法中由于需要排列组合导致运算量大的问题,提出一种基于探测区域搜索的TOA量测数据关联算法。首先通过方位搜索,得到多条TOA曲线的离散采样点,然后通过对离散曲线进行扩散叠加,可将量测数据关联问题转化为二维平面的峰值检测问题。仿真实验表明,所提算法在几乎不影响关联正确率的前提下,能够有效提高运算效率,具有良好的工程应用前景。     

Single link tracking scheme based on UWB localization

To investigate the low-complex and high-precise tracking method, a novel single link tracking scheme based on UWB localization is proposed. Two antenna arrays are settled at the fixed station (FS) to receive the UWB signal from mobile terminal (MT), one FS is enough for the proposed scheme to track the MT. The UWB multipath detection algorithm for time difference of arrival (TDOA) estimation is presented and TDOA is thus adopted to estimate angle of arrival (AOA), avoiding the synchronization and complicated beamforming for AOA. The impacts of localization errors, concluding multipath and non-line-of-sight (NLOS) errors are simulated for the proposed track scheme. It is demonstrated that the simulation curve can match the real target moving, and the feasibility of the proposed scheme is proved.     

传感器误差情况下的线性校正TOA定位算法

传统定位方法一般是在假设传感器位置信息准确已知的前提下进行的。然而在实际情形中,传感器位置信息往往含有随机误差,这些误差会严重影响目标的定位精度。针对这一问题,提出了一种存在传感器误差情况下的线性校正TOA定位算法。首先将非线性TOA定位方程组转化为一组关于目标位置的伪线性方程,利用加权最小二乘估计进行初始求解;然后在此基础上把伪线性方程组转化为关于估计偏差的求解问题,进而对初始解进行线性校正。在测量误差充分小的情况下分析了该算法的有效性。仿真结果表明该算法具有较好的定位性能。     

VCP协议公平性算法的仿真分析与改进研究

变结构控制协议(variable structure congestion control protocol, VCP)是一种高带宽时延网络环境下良好的拥塞控制机制,但当各数据流之间往返时延差异较大时,系统表现出不公平。结合NS2仿真实验,分析了在VCP同步数据流和异步数据流作用下系统的公平性。建立了VCP数据流稳态吞吐量的一个简单模型,指出了数据流稳态吞吐量与其公平性算法乘减参数的实际均值有关。通过在端系统自适应调整公平性算法加性参数的权值,有效提高了异步数据流作用下系统的公平性。最后通过仿真实验验证了改进算法的有效性。     

基于Polycycle信号的UWB正交脉冲序列设计

正交脉冲的产生是超宽带无线应用中的关键技术, 采用Hermite 矩阵特征向量分解方法, 提出了一种基于Polycycle信号的UWB 正交脉冲序列设计方法. 该方法产生的正交成形脉冲功率谱密度分布符合FCC关于室内和室外UWB应用的辐射限制, 有较高的频谱利用率, 脉冲函数自相关性强, 互相关性弱, 利于多址检测. 最后, 分析了2PPM-THMA UWB系统的传输性能, 仿真结果表明正交成形脉冲抗多用户干扰能力优于Scholtz脉冲.     

基于TOA变化率有偏估计的单通道无源定位

针对相对径向加速度较小时,已有的到达时间(time of arrival, TOA)二次变化率定位方法精度低的问题,提出基于TOA变化率的高精度定位方法。为了提高TOA变化率估计精度,提出忽略径向加速度进行有偏估计的方法;基于有偏的TOA变化率,首先采用牛顿迭代方法,获得目标位置的粗估计,再根据粗定位值近似计算定位偏差,对粗定位进行偏差修正,得到目标位置的高精度估计。理论分析了利用有偏估计进行定位带来的随机误差和定位偏差,以及偏差修正后的定位精度。仿真分析表明,在观测站速度和加速度较小时,本文提出的TOA变化率定位方法精度优于TOA二次变化率定位方法,提出的偏差修正方法可有效降低有偏估计带来的定位偏差,定位精度优于无偏TOA变化率定位方法。