基于WSN+UWB的室内人员定位系统设计

随着社会发展,家长对幼儿安全越来越重视,幼儿园环境安全与否直接关系到儿童的健康及生命。为保障园区内幼儿状况及安全,文章提出了一种室内人员定位系统设计,该系统在满足基本定位需求的同时,采用了超宽带(Ultra Wide Band,UWB)技术,具有穿透性强、抗干扰和功耗低等优势,其性能表现已超过蓝牙和Wi-Fi,并以UWB技术作为主要技术依据,将无线传感网络(Wireless Sensor Network,WSN)技术与UWB技术相结合,设计了一款智能化的人员看护及定位系统,测试结果证明了该系统设计可满足园区内人员监测及定位警报的需求。

特高压输电线路宽频带电晕损失测量系统

为研究特高压(UHV)分裂导线宽频带的电晕电流特性,进而计算导线的电晕损失,设计研制了1套基于全球定位系统(GPS)同步时钟的宽频带电晕损失测量系统。该系统通过全球定位系统(GPS)同步授时实现电压和电流信号的同步采集。通过无线网络传输模块,将上位机采集到的电流信号传输到下位机,这种方式可以实现电晕电流的安全可靠测量。误差分析表明:测量幅值误差<0.1%,相位误差<2°。已应用该系统对特高压交流试验基地分裂导线电晕电流和电晕损失进行测量,获得了6分裂、8分裂LGJ630-45型导线宽频带的电晕电流以及在干燥和淋雨(降雨强度20mm/h)条件下的电晕损失,表明该系统可以应用于宽频带电晕电流和电晕损失的测量。

UWB通信信号的频谱分析

分析了超宽带冲激无线电的脉位调制、通断键控调制和脉冲幅度调制的信号模型。阐述了UWB通信的传输速率高、保密性能好和抗多径衰落强等优点。推导了UWB通信信号的时域和功率谱密度闭式表达式,并对UWB通信信号频谱进行了分析,并对实际UWB通信信号的功率谱密度进行了计算机仿真。

超宽带技术的信道模型和定位技术研究与分析

短距离无线系统是今后较长时间内通信界研究的热点,其中个人局域网(PAN)概念的提出,更推动了个人信息网络的发展。实现PAN的主要技术有:IEEE802.11b、Home RF、蓝牙(Bluetooth)以及超宽带(UWB)等。其中高带宽、高速率、低功耗和抗干扰等特点使得UWB技术优势极为突出。本文系统地阐述了UWB的物理信道模型、定位技术和计算方法,并进行了必要的总结和概括。

时间平均改进的UWB精确定位算法

超宽带(UWB)技术在无线定位的应用上具有很大的优势.针对UWB定位算法在短距离时精度不高的问题,提出了时间平均的改进算法.仿真结果表明,采用不同的时间平均次数,改进算法可使定位精度由传统算法的1.1 m提高到0.2～0.6 m.

一种改进的室内无线定位算法

为提高室内无线定位精度并降低算法复杂度,提出一种改进的室内无线定位算法,包含2种分支算法。以视距路径数为标准,将室内无线环境划分为非视距污染较轻和较重2种环境。对污染较轻的环境,采用改进的Fang-Taylor级联算法;对污染较重的环境,采用新的迭代定位算法。仿真实验结果表明,该算法能达到甚至超过同类算法的定位精度,且适应多种室内无线环境,提高对环境的鲁棒性。

一种矿用智能精确人员定位系统设计

针对现有煤矿井下精确人员定位系统采用大量有线通信线缆导致部署困难、成本高及紧急情况求援时智能化程度低等问题,设计了一种矿用智能精确人员定位系统。该系统中读卡器采用基于超宽带定位技术的到达时间测距方法准确获取人员标签位置,数据集中器通过LoRa无线通信技术收集读卡器采集的人员标签信息并上传至分站,地面监控中心根据分站上传的数据,在井下人员失去手动触发求救按钮能力时,通过紧急状况处理方案自动报警并通知管理人员。实测结果表明,该系统定位精度为1m,可在2km以内实现误码率小于5%的无线数据可靠传输,在井下人员失去手动触发求救按钮能力时自动报警率达93.5%以上。

5.8G无线宽带技术在电力系统应用的可行性分析

分析5.8 G无线宽带接入的新技术在电力系统内的应用范围和应用前景,阐述利用无线技术取代传统接入方式的可能性和优缺点.

三维超宽带无线传感网的能耗界限(英文)

研究了n个静态节点随机分布在单位球上的三维超宽带无线传感网,利用Vapnik-Chervonenkis定理和Voroni棋盘格子覆盖传感区域,推导出了某个节点发射包含R比特的数据分组以多跳方式到达汇聚节点时的能量消耗上下界.研究表明,能量消耗的上下界与网络节点密度n成反比.因此,大规模密集超宽带无线传感网是更为可取的.

超宽带通信系统加权移动三角形到达时间精确定位算法

提出了一种可用于超宽带通信系统的加权移动三角形到达时间定位算法,该算法具有解析解,且只需要一个参考点就可以计算出移动台的位置,有效解决了对移动台初始位置估计不准确造成算法不收敛的问题。仿真表明,该算法比传统的超宽带系统直接定位算法定位精度高,算法复杂度低,并且可以消除距离测量值中非视距误差对定位精度的影响。

毫米波室内传播特性的研究

毫米波的宽频带特性可以有效地解决高速（宽带）无线接人中面临的许多问题本文从室内电波传播的基本概念出发，系统地介绍和分析了国内外近年来在毫米波室内传播方面的研究成果，包括建筑材料的毫米波特性、毫米波传播特性的实测和计算机仿真．

基于Dechirp和多相滤波结构的超宽带通信系统

该文提出了一种采用Dechirp和复多相滤波器组的超宽带通信系统。其发射信号采用开关键控(OOK)调制和Chirp扩频,接收信号经过Dechirp脉冲压缩、低通滤波和模数转换后,使用复多相滤波器组进行子信道划分,完成子信道选择和最大比合并,最后进行粗同步、精同步、信噪比估计和基于能量检测的OOK解调。通过理论推导与仿真实验,分析了在AWGN信道,IEEE 802.15.3a的CM1和CM4信道下该超宽带通信系统的性能。分析结果证明,该通信系统可以获得较高的处理增益和较强的抗多径性能,所以适合应用于拓展距离通信。

跳时超宽带无线传感网生存期的上界

生存期是跳时超宽带无线传感网的一个关键参数.考虑了由n个随机分布在面积为S圆上的传感节点和一个汇聚节点组成的跳时超宽带无线传感网,利用Vapnik-Chervonenkis定理和正六边形棋盘格子覆盖传感区域,推导出了当某个源传感节点发射包含R比特的数据分组通过多跳方式到达汇聚节点时的能量消耗下界.基于能耗与生存期的关系,给出了跳时超宽带无线传感网生存期的上界.研究结果表明,跳时超宽带无线传感网生存期的上界与节点密度n/S的(α-1)/2次方成正比(α为路径损耗指数).因此,大规模密集跳时超宽带传感网更有实用价值.

农资仓储脉冲超宽带室内定位系统设计与试验及误差分析

针对仓储环境下农资物品与自动导引运输车(automated guided vehicle,AGV)的定位精度低的问题,开发了适用于农资仓储环境下的脉冲超宽带技术(impulse radio-ultra wide band,IR-UWB)室内定位系统。采用双面双程测距(symmetric double sided-two way ranging,SDS-TWR)方法,建立了考虑时钟频偏等因素的到达时间(time of arrival,TOA)定位系统模型。研究表明定位系统计算所带来的误差主要来源于距离测算方法和节点位置计算方法 2方面,在这2方面提出了相应的解决办法,包括测距算法的选择,基站的布置等。最后,以DW1000射频芯片为硬件基础,设计了定位系统移动站和基站节点,并在农资仓库的环境中分别进行了静态测距试验、静态定位试验、以及动态定位试验。试验表明:静态测距精度优于50 mm,静态定位精度优于50 mm,动态定位试验精度优于85 mm。综合结果表明,该文搭建的系统可满足农资物品定位的实际应用要求,可为室内农资仓储环境下AGV的定位和导航提供参考。

WSN中基于周期性超宽带距离信息的女巫攻击检测

针对无线传感器网络易受多种网络攻击和节点妥协的问题,提出一种基于周期性超宽带距离信息的女巫攻击检测的完整系统。首先进行相邻节点间的测距和hello数据分组的交换,然后采用局部估算方式构建距离估计表格,并使每个节点均含有这种表格。接着,在网络中周期性地对每个节点独立执行多个距离匹配检查。最后,当合法节点在至少2个不同节点之间找到了距离匹配时,就发出警报废除女巫节点。如果不存在距离匹配,节点继续正常操作。模拟实验配备IEEE 802.15.4对等传感器网络,实验结果证明了提出的系统可以容忍并发女巫攻击数量的变化,也可以成功处理同时发生的、可延展的女巫攻击。另外发生假警报的概率非常小,整个网络性能及其一致性没有受到影响。

基于IR-UWB的无线总线实验研究

针对虚拟卫星需要通过无线媒介将卫星近距子终端可靠地联结成系统的应用需求,在研究IR-UWB技术和星载总线两者特点的基础上,提出基于IR-UWB的总线型无线网络的解决途径,结合1553B协议进行了可行性分析。并在现有条件下设计和搭建1553B点到点试验平台进行了实验研究,实验表明从功能上来看,IR-UWB具有作为设备间实时无线互连物理层的潜力,为进一步研究打下了基础。

分簇的扩展超宽带传感网生存期的下界

无线传感网的一个基本挑战是能量受限,因此网络生存期是无线传感网最关心的课题.考虑了随机分布在面积为Sn=λn的正方形上的n个传感节点和1个基站组成的跳时冲击无线电超宽带(TH-IR UWB)传感网.分别推导了完全分簇和常规分簇的扩展TH-IR UWB传感网生存期的渐近下界.结果表明,完全分簇的静态扩展网络生存期下界比常规分簇的提高了λn/(log(λn))2倍,而理想情形下的完全分簇的扩展网络生存期下界则比常规分簇的提高了(λn)1/2/(log(λn))3/2倍,因此完全分簇能极大地提高网络生存期.研究也表明对于常规分簇的扩展TH-IRUWB传感网,理想情形下生存期的下界比静态网络提高了(λn/log(λn))1/2倍,因此节点或基站在部署区域内随机移动能提高常规分簇传感网的生存期.下界公式也揭示了生存期与节点数n或部署区域面积成反比,因此大规模扩展TH-IR UWB传感网不实用.

基于FPGA的TPC信道编码系统实现方法

在无线通信中,由于信道存在有干扰和衰落,所以必须对信号进行信道编码以提高信噪比,特别在高速无线通信中更为重要。信道编码的方式有很多,该文对涡轮乘积码(TPC)的基本原理及其性能进行了分析,并根据实际工作的需要在FPGA上构建了一个实际的信道编码应用系统。仿真表明,TPC系统的强纠错能力和编码速率的灵活性非常适用于宽带无线通信。

DS-UWB技术及其应用

UWB给我们带来低功耗、高带宽的无线传输技术.如何把UWB技术实现在数字家庭中成为目前研究的热点.该文探讨DS-UWB用在数字家庭的无线USB与无线投影仪的技术解决方案.

基于二次跳时序列的UWB无线电通信系统性能

讨论了扩展二次跳时序列和一般二次跳时序列及其特殊形式序列的构造,比较了它们的汉明互相关特性.在此基础上,比较了在PPM调制方式下基于这几类二次跳时序列的UWB系统的误码率,并给出了数值结果.研究结果表明,这几类二次跳时序列系统误码率相当一致,但一般二次跳时序列集具有更多的序列数目.