超宽带室内定位关键技术

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1、第28卷第6期数据采集与处理Vo1．28NO．62013年11月JournalofDataAcquisition&ProcessingNov．2013文章编号：1004—9037(2013)06—0706—08超宽带室内定位关键技术张令文杨刚(1．北京交通大学宽带无线移动通信研究所，北京，100044；2．中国传媒大学信息工程学院，北京，100024)摘要：超宽带信号的高时间分辨率特性非常适合用于室内场景下的精确定位。本文回顾了超宽带系统位置估计问题，首先介绍了超宽带(Ultrawideband，UWB)定位系统的特点，然后给出了定位基本原理，指出了超宽带定位系统设

2、计中面临的两个重要挑战，分别是超宽带信号采样问题和到达时间参数估计问题，应用压缩感知理论解决问题并给出了最新研究成果，最后描述了一种精密实时的UwB商用定位系统。关键词：超宽带；室内定位；测距；到达时间中图分类号：TN929．53文献标志码：AUltra·Wide。-BandBasedIndoorPositioningTechnologiesZhangLingwen，YangGang(1．InstituteofBroadbandWirelessMobileCommunication，BeijingJiaotongUniversity，Beijing，100044，C

3、hina2．SchoolofInformationEngineering，CommunicationUniversityofChina，Beijing，100024。China)Abstract：Thehightimeresolutionofultra—wide—hand(UWB)signalsfacilitatesprecisepositionestimationinindoorscenarios．TheproblemofpositionestimationinUWBsvstemsisreviewed，beginningwithanoverviewofthecha

4、racteristicsofUWBpositioningsystemThis0．verviewisfollowedbythefundamentalsofpositioning．Twokeychallengesareissued，i．e．theproblemofUWBsignalsamplingandtheproblemoftimeofarrival(TOA)estimation．Compressivesensingtheoryisappliedtotheproblemsolvingandresearchresultsaregiven．Finally，areal～ti

5、mepreciselocationsystemforbusinessisdescribed．Keywords：ultra—wide—band(UWB)；indoorlocalization；ranging；time—of—arrival(TOA)1UWB定位技术引口超宽带(Ultrawide—band，UWB)技术是一项短距离大带宽的无线电技术，最早应用在军事上，近年来，室内定位技术和基于位置的应用成为由于其突出的性能优势也非常适合于民用的各领了研究热点，室内定位在商业、公共安全和军事上域，因此近年来各国对UwB技术格外重视。都有广泛应用。虽然GPS和E9ll也可以

6、提供定UWB系统的定义是10dB衰减带宽大于中心频率位服务，但是由于GPS定位信号无法穿透建筑物，的20或1OdB衰减带宽大于500MHz。美国联它们不能提供精确的室内定位，要寻找一种新的定邦通讯委员会(Federalcommunicationscommis—位技术来弥补其不足，实现两种定位方法相结合的sion，FCC)把无线资源中无牌照的3．1GHz至无缝精确定位。UWB技术由于功耗低、抗多径效10．6GHz分配给室内UWB无线通信系统使用，果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精如图1所示。度等优点，在众多无线定位技术中脱颖而出，成为超宽带技术是基于极窄脉

7、冲的无线电技术。候选技术之一[1]。超宽带探测与传统的探测系统相比较，无论是工作基金项目：国家自然科学基金(61101237)资助项目。收稿日期：2013-03～18；修订日期：2013—04一I8第6期张令文，等：超宽带室内定位关键技术707r一s(r)十7．22(3)在时延r条件下的联合概率密度为謇谆nlr)_(2exp(一一)羹(4)彗式中：N为采样点数；为的方差。为了获得式(4)连续的概率密度襄如p(rlr)一lirap(rlr)一(2rca2exp(一一s。d)㈤对式(5)取对数图1FCC针对室内频率资源分配图lnp=ln(27tO-2一㈤d。J0机理