基于自适应Levy飞行改进的TDOA三维定位算法

针对已有的算法在基于到达时间差(time difference of arrival,TDOA)测量方案中存在的搜索能力不均衡,导致三维定位区域局部存在定位精度低甚至求解失败的问题,提出了一种基于改进探路者优化算法(pathfinder algorithm,PFA)的TDOA定位算法,通过将自适应Levy飞行和改进后的PFA算法进行融合,增强了个体对定位区域复杂环境的适应性,解决算法早熟、易陷入局部最优等问题,提升了算法综合性能.通过仿真和实验,结果表明:与Taylor算法、LM算法相比,本文提出的算法(Levy-pathfinder algorithm,LPFA)可以提高定位精度;与PSO算法、PFA算法相比,LPFA算法可以在提高运算速度的同时得到更准确的定位结果.

SDB/SOI双极器件失效机理与可靠性评价技术研究

对硅片直接键合/绝缘体上硅(SDB/SOI)双极电路的退化机理进行了描述。在基极-发射极反向偏置的条件下,研究了应力作用时间与器件参数的退化关系。实验结果表明,电流放大倍数β与退化时间的平方根呈线性关系;不同的反向偏压下,退化的速度也不同。建立了器件的退化模型,对双极器件在使用条件下的可靠性进行了分析。

基于加权K-近邻分类的非视距识别方法研究

超宽带(UWB)定位系统中,针对复杂的环境下,信号的遮挡、直达信号的错误判断严重影响定位精度问题,该文基于信道冲激响应(CIR)提出一种新型特征参量——饱和度(S),结合前人提出的特征参量利用Relief算法和互信息特征选择(MIFS)算法进行特征选择,在相关性的基础上赋予特征相应的权重,选择最优的特征子集进行加权K-近邻(WKNN)分类,提高了非视距(NLOS)识别系统准确度。并且分析了WKNN算法中的训练数据集数量与近邻数K对算法的影响,确定优选方案,减小了算法计算量,提高了NLOS识别系统实时性。在不同环境下进行实验验证,结果表明,该方法具备较高的识别准确度和环境适用性,识别精度达到95%。

基于改进二维MUSIC算法的蓝牙信号到达角估计

蓝牙技术联盟在蓝牙5.1规范引入寻向功能,为大幅提升蓝牙定位技术的精度提供了新的解决途径,但并未对信号的角度测量算法提供统一方案。针对低功耗蓝牙在室内环境多径干扰下到达角估计困难这一问题,提出了一种面向矩形阵列的改进二维MUSIC算法,通过对矩形阵列天线阵元进行二次划分,采用前后向平滑的方法修正一维子阵的协方差矩阵,再利用接收信号矩阵的广义逆求出各个子阵协方差的关系,从而修正整个阵列接收信号的协方差矩阵。该算法在没有降低信号协方差矩阵维数的同时,恢复了信号协方差矩阵的秩,有效抑制室内多径信源引起的干扰。经过仿真实验,证明了本文算法在低快拍数、低信噪比的情况下对角度估计的精度有着较大改善。并设计了相应的硬件系统进行室内与室外的实验,结果表明在多径干扰严重的室内定位时定位精度改善更为明显,室内定位圆概率误差降低了26.75%~60.25%。仿真和现场定位实验证明了本文提出角度估计算法的有效性,该算法对其他应用领域的来波方向估计也具有重要参考意义。

基于超宽带的TDOA相邻单元协同定位技术

针对目前超宽带TDOA分单元定位系统存在位置多解性、定位精度低等问题,提出了相邻单元协同定位方法以及基于改进樽海鞘群算法的协同定位方程解算算法。该方法通过汇总相邻单元内收到同一定位请求信号的全部测量值,使坐标解算不再局限于一个时钟同步单元内,由此也导致参与位置计算的测量值个数与基站布局不确定性增加,Taylor算法无法满足解算要求,进而使用改进樽海鞘群算法代替Taylor算法进行协同定位位置计算,最终求得待测点位置坐标。6基站相邻单元协同定位实验结果表明,各测量点的R95值处于12~15 cm之间,最大残余误差处于16~23 cm之间。所提方法无需进行多参量判断取舍位置信息,有效解决了位置多解性问题并提高了定位精度。

电磁波相位传感器弹状流混合介电常数分析

根据电磁波传播理论,设计了测量截面含气率的相位传感器。通过在传感器前端加装混相器,使之转化为均相流动,实现弹状流截面含气率的测量,并对不同流动条件下混合介电常数进行了分析。对对数、雷列伊、串并联、H-B和Bruggenman混合介电常数预测模型进行对比评价,平均绝对百分比误差分别为41.51%、6.07%、80.45%、62.51%和56.7%。针对弹状流,提出一种新的加权混合介电常数预测模型,平均绝对百分比误差为4.37%,71.43%的数据在5%的平均相对误差范围内。根据同一流动条件下基于均相流的截面含气率实验模型作为弹状流模型实验中的参比真值,对提出的混合介电常数预测模型求解的截面含气率的结果进行验证及评价,结果表明,截面含气率预测模型的平均绝对百分比误差为0.34%。

基于CIR特征参量的NLOS识别方法研究

多径干扰是超宽带(ultra-wideband,UWB)定位误差的主要来源之一,超宽带信号的非视距传播会导致通信和定位精度的可靠性降低。因此,准确识别定位过程中的非视距(non line of sight,NLOS)传播信号是提高定位精度的重要措施。针对超宽带信号的非视距传播识别问题,该文提出一种新的基于信道冲激响应(channel impulse response,CIR)特征参量—上升时间与峰值时间和(sum of rise time and peak time,Sum_T)与未检测到峰值(undetected peak,UD-P)联合的NLOS识别方法。实验结果表明,典型室内办公环境下NLOS信号的识别率可以达到95.75%,该方法在定位系统中的使用将有助于提升定位精度。