超宽带脉冲信号探测技术的应用分析

随着科学技术的发展,近几年来一种处于世界领先水平的探测技术——超宽带脉冲信号探测技术迅速地出现在我们生活周围。它比红外、超声等探测技术表现出巨大的优越性,并有取代其他探测技术之势。它不但解决了红外探测容易受温度影响严重、遇物体阻挡失效及误报率高和超声探测受环境杂物反射干扰、水、冰、泥土阻挡失效等诸多弊端,而且具有高性价、稳定性好、不易受干扰等优点。可用于探测地雷、防盗报警、倒车雷达和探测液位等,并表现出巨大的应用前景。     

基于GPS与超宽带的室内外无缝定位改进算法

结合GPS、惯性导航技术以及超宽带(UWB)技术,提出基于定位信号数量和信号强度的定位方法切换策略.根据切换策略,将伪距测量、Chan-Taylor协同算法以及行人航迹推算算法进行松散组合,得到优化后的定位算法.通过实验验证了切换策略的可行性,优化了室内外交界区域的定位轨迹,为室内外无缝定位技术提供了思路.     

超宽带（UWB）关键技术分析及发展策略的思考

本文主要介绍超宽带技术的定义以及信号传输形式：基带脉冲形式和调制载波形式及其发展历史。超宽带技术具有充分利用频带资源、传输速率高、系统实现简单、功耗低、可穿透性强、定位精度高等优点;在无线多媒体局域网、无线传感网、交通系统、军事系统等领域具有广泛的应用。在无线网络体系中,将超宽带技术与现有的无线局域网技术进行比较,在10米范围内,超宽带具有传输速率高的优点;在100米以外,超宽带具有功耗低、成本低的优点。我们探讨超宽带技术的发展方向以及与其它先进通信技术,如OFDM、MIMO等相结合,将大大提高未来移动通信系统的性能。     

基于超宽带的 TOA-DOA 联合定位方法

针对现有的大多数超宽带(ultra-wide band,UWB)定位方法至少需要3个基站,系统开销较大的问题,提出一种新颖的基于波达时间-波达方向(time of arrival-direction of arrival,TOA-DOA)联合估计的定位方法,仅需一个基站即可准确快速定位目标.利用酋矩阵束算法估计视距信号TOA和最小二乘估计准则估计视距信号DOA,得到目标的相对坐标.Matlab仿真实验证明,该方法的TOA和DOA估计精度较高,定位精度达到厘米级,而且复杂度降低为矩阵束算法的1/4,采样频率为亚奈奎斯特速率,易于实现,是一种简单有效的定位方法.     

悬浮式磁流体惯性传感黏阻与量程可控机理

实现悬浮式磁流体惯性传感的量程控制关键在于分析基于经典黏性流体力学理论的动态黏度特性和流固系统运动特性.在质量块作简谐运动下,建立惯性传感结构中间隙的流动模型并对理论方程进行求解.在不同动力黏度下,对作简谐运动的传感运动块进行流阻力进行数值计算,结果表明:质量块所受黏阻力主要是两侧压力差,压力差随时间呈现简谐特性,幅值与磁流体动力黏度有较好的线性关系;在选定实验参数后研究结果为压差相位超前22°～40°,剪切应力超前在15°以内,且随着动力黏度增大而减少,当运动黏度达到75 pma·s时,相位超前量变化趋缓.     

基于压缩传感的直接序列超宽带码序列估计算法

直接序列超宽带(DS-UWB)通过一组伪随机码调制脉冲信号的极性,具有较强的军事通信隐蔽性。针对军事对抗中直接序列超宽带中的码序列估计问题,为降低数字前端采样率,基于压缩传感理论,提出了一种低于奈奎斯特采样率下的码序列盲估计算法。通过对分段压缩信号进行累积,得到协方差矩阵的估计值,进而对协方差矩阵的特征值分解得到码序列的估计以及符号帧级的同步偏移值估计。理论分析和仿真证明了所提方法的有效性。     

一种变步长超宽带同步捕获的方法

针对跳时超宽带系统中多径和窄脉冲引起的平均捕获时间长、捕获精度低等问题,提出一种用于改进平均捕获时间和捕获精度的变步长同步捕获的方法。算法采用非连续搜索并利用多个门限有效调整搜索步长,整个搜索过程遵循由粗到精的快速搜索策略。本文对该算法的平均捕获时间进行性能分析,并在基于脉冲体制的跳时超宽带系统仿真中将其与经典算法进行比较,采用平均捕获时间和捕获精度作为衡量标准。     

基于THMA的超宽带系统多址接入性能分析

多用户干扰（MUI）是限制超宽带系统容量的主要因素，直接影响系统的多址接入能力．THMA技术对不同用户采用伪随机跳时序列区分，实现了多址接入．从误码性能的角度对基于THMA的2种调制方式PPM和PAM的多址接入性能进行了分析和比较，仿真结果表明，PAM调制方式的性能要好于PPM调制方式．     

基于枝节谐振器的体域网超宽带陷波天线优化设计

为满足无线体域网(wireless body area network,WBAN)应用中对超宽带天线的陷波要求,采用在槽孔型的辐射贴片上添加十字型枝节谐振器的方法优化设计了一款超宽带陷波天线.天线使用共面波导方式馈电,使天线获得较宽的带宽.通过嵌入十字型枝节谐振器调谐天线的阻抗,实现陷波特性.通过仿真分析确定谐振器横、竖枝节的尺寸范围.利用量子进化算法对谐振器的横、竖尺寸进行优化,获取使天线的陷波频带达到最佳要求的谐振器尺寸参数.根据优化结果制作实物天线,天线的带宽为3.4-9.9 GHz,陷波频段为5.2-5.8 GHz.由天线回波损耗及方向图的仿真和测试结果表明,该优化设计方法是有效的.     

多源多目的超宽带传感网生命周期的扩展律

推导了多源多目的跳时脉冲无线电超宽带(TH-IR UWB)传感网生命周期的扩展律.假定源节点沿着最小能耗路由分别给nd个目的节点发送数据分组.结果表明多源多目的 TH-IR UWB传感网的生命周期上界与节点密度的α/2次方成正比.研究同时表明生命周期的上界与源节点数ns和每源节点包含的目的节点数nd均成反比,因此减小ns与nd的乘积能延长网络生命周期.而且当nd=1时,多源多目的TH-IR UWB传感网生命周期的上界就变为多源单目的网络生命周期上界,其中Sink为所有ns个源节点的目的节点.     

基于惯性导航与UWB的联合定位算法

为提高无GPS情况下的3维定位精度,提出基于惯性导航与UWB(超宽带技术)的联合定位算法.该算法将线性最小二乘法的航迹计算与定位点拟合进行融合,使用加权平均对信赖度因子进行权衡.为验证算法的有效性,设计了1套UWB与9轴惯性导航模块结合的软硬件平台.仿真和实际测试结果表明:该算法可将3维定位误差控制在20cm以内.     

基于压缩感知的塔康方位估计算法

塔康(tactical air navigation,TACAN)信号峰值检测后的离散数据呈随机采样特性,为避免Kalman算法产生滤波发散问题并有效减小对数据量的需求,提出一种基于压缩感知理论的方位估计方法.通过对塔康信号的角度空间进行稀疏分解和观测值压缩,优化重构原始包络信号进而获得方位估计值.仿真实验证明了该算法的性能,与最小二乘拟合算法相比,在保证估计精度的同时进一步降低了峰值数据量,大大减少了计算过程中的冗余,并且在信噪比较大的情况下,方位估计准确度较最小二乘拟合有一定提高.     

一种新的变步长LMS自适应滤波算法及其仿真

针对变步长自适应滤波算法收敛速度和稳态误差相矛盾的不足,建立了步长μ(n)与误差信号e(n)之间的一种新的非线性函数关系.该函数具有初始阶段和未知系统时变阶段步长自动增大而稳态时步长很小的特点,且能克服输入端不相关噪声对步长μ(n)的影响.由此函数,得出了一种新的变步长自适应算法,理论分析和计算机仿真结果表明该算法的性能优于文中所述其他算法.     

一种基于信道感知和预测的多址接入方法

为了实现认知无线电系统中机会式的频谱接入、主动避免对主用户的干扰,提出了一种基于信道感知和预测的多址接入方法。考虑主用户对信道的占用过程具有一定的突发性和相关性,将主用户的活动规律建模为半马尔可夫过程。新算法充分利用信道感知结果和主用户的活动规律预测下一个时刻主用户的状态及剩余状态持续时间,并采用递归预测误差法进行参数估计。仿真结果表明,与传统的载波侦听多址接入算法相比,新算法能够在保证主用户阻塞概率约束的前提下,较大地提高频谱利用率,非常适用于认知无线电。