编队小卫星间相对测距和时间同步方法研究

介绍了编队飞行小卫星的特点,提出采用无线电双向单程测距方法实现星间相对测距和时间同步,计算了伪码和载波相位跟踪环路、星间相对运动、钟差变化、测量设备延迟、天线相位中心误差带来的星间相对测距和时间同步误差,讨论了降低误差的方法.对误差项进行综合分析后,得出星间相对测距误差可达到厘米级,时间同步测量误差优于0.1 ns的结论.

基于改进双向双边测距的超宽带定位技术及应用研究

针对飞行时间(time of flight,TOF)定位速度慢的问题,提出一种改进双向双边测距方法,结合距离差测量,只需一次测距就可以实现移动节点到多个固定参考节点的测距,进而提高TOF定位速度。设计超宽带(ultrawideband,UWB)定位实验系统,完成改进双向双边测距实验验证与定位精度测试,经测试定位精度达到分米级。改进的双向双边测距方法可提高传统TOF定位的定位速度,同时将该方法应用于过山车测速并结合卡尔曼滤波进行数据处理,为精确测量提供一个新角度。结果表明,采用四基站时定位时间约为原定位时间的1/4,能够较好地测量高速运动物体的速度,具有很好的应用前景。

基于UWB的增强非对称双边双向测距算法研究

本文对IEEE 802.15.4协议下室内环境中超宽带信号的精确测距能力进行了研究。针对传统算法无法满足实际应用场景中低功耗、高实时性和高精度的测距定位系统需求的缺点和不足,提出了一种增强非对称双边双向测距优化算法,通过数学分析从理论上证明了该算法的有效性,同时对由于时频漂移和频率漂移引起的测距误差进行了研究分析。最后使用超宽带模块进行了基于改进算法的测距实验,对实验数据进行分析发现通过数据拟合标定算法可以进一步改善测距精度,实验结果表明系统整体测距精度提高了88%。

基于小波神经网络的超宽带测距优化方法研究

基于超宽带的测距技术是一种低功耗、低复杂度、高精度的无线测距技术,近年来在无线测距定位中引起高度重视。但由于室内环境中无线信道存在密集多径、非视距效应以及硬件测量系统误差等因素,从而导致出现较大的测距误差。本文提出一种基于小波神经网络和双向测距方案的超宽带测距优化技术,该技术利用小波神经网络对信号飞行时间、均方根时间延迟、接收信号能量、信道冲激响应峭度等输入参数进行训练,从而使网络输出逼近真实的节点间距离。为验证该优化方法的有效性,搭建了基于超宽带射频芯片DW1000的测距实验平台,实验结果表明该优化技术明显优于仅采用信号飞行时间参数原始测距方案,能有效提高距离测量的精度。

基于相位的ToF测距方法避免了背景光影响

最新的距离感测采用To F飞行时间（Time of Flight,简称To F）测距方法属于双向测距技术,主要利用信号在两个异步收发机之间往返的飞行时间来测量节点间的距离,如图1。To F测距方法属于双向测距技术,它主要利用信号在两个异步收发机（Transceiver）之间往返的飞行时间来测量节点间的距离。

基于超宽带技术的地铁车站盲障人士定位方案

为确保视觉障碍人士(以下简称“盲障人士”)在地铁站内行走的安全,从盲障人士站内乘车的定位需求出发,对比各类定位技术后确定采用UWB(超宽带)技术,研究基于UWB技术的地铁车站盲障人士定位方案。对多种UWB技术定位算法的优缺点进行对比,确定采用TW-TOF(双向飞行时间测距)法和TDOA(到达时间差)法作为UWB技术的定位算法,并在此基础上开展基站布设间距测试和信号刷新频率测试。测试结果表明:在保证0.5 m的定位精度条件下,最小定位单元的基站布设需保持12 m的横向间距和10 m的纵向间距;信号刷新频率设置为1 Hz较为适宜。

基于TW-TOF的UWB室内定位技术与优化算法研究

近年来随着互联网的发展,人们对基于位置的服务LBS(location based service)需求不断增加,而目前像北斗、GPS等导航系统却无法对室内目标进行准确定位。作为室内定位技术之一,超宽带UWB技术由于有着精度高、功耗低、抗多径能力强等优点,目前被广泛应用于高精度室内定位。该文基于DWM1000模块构建了一种UWB定位系统,基于飞行时间的双向测距方法TW-TOF进行测距,采用三边定位法设计实现对移动人员的实时室内定位。针对定位观测数据的误差噪声问题,采用交互多模型IMM卡尔曼滤波方法对定位观测数据进行处理。试验结果显示IMM卡尔曼滤波能有效降低定位数据的噪声干扰,并且有效克服了传统卡尔曼滤波在定位目标做直角转弯等机动时估计误差较大的问题。

UWB高精度室内定位系统及实现

本文以高精度室内定位需求为出发点,采用DecaWave公司的DW1000作为UWB(Ultra-wideband,超宽带)无线收发器,ST公司的具有浮点运算单元的高性能微控制器STM32F405RBT6作为核心控制器,设计完成了超宽带室内定位系统基站标签一体化嵌入式硬件平台。在嵌入式软件上,利用双向测距(TWR)机制精确估计基站和标签之间的距离,并将测距信息通过ZigBee模块发送给上位机软件处理。上位机软件通过飞行时间(TOF)定位算法解算标签坐标并采用卡尔曼滤波算法、滑动平均滤波算法、低通滤波算法进行误差消除,从而完成高精度的室内实时定位系统(RTLS)的设计与实现。经测试,在实验室环境下静止节点的定位误差小于10cm,移动节点定位误差不超过30cm,同时在信号非视距传播情况下也具有较好的表现。

中药治疗激素性骨坏死的蛋白质组学分析

目的:用蛋白质组学的研究方法进行激素性骨坏死的病理和中药作用机理的研究,有利于临床治激素性骨坏死。方法:按照常用激素性骨坏死的造模方法,建立大鼠坏死模型,并设立中药治疗组及空白对照组,经过6周处理后经骨形态学检查,确定骨坏死造模成功,处死动物取股骨和肱骨,提取骨组织蛋白质样品,双向电泳分离,得到各组骨组织总蛋白质分子解剖图谱,用图像分析软件,找到各组间差异蛋白质点,进一步行胶内酶切,M AD ITOF/M S质谱分析,得到各差异点的蛋白质肽指纹图谱,结合蛋白质生物信息库(M atrix sc ience L td database),对各蛋白质进行初步鉴定。结论:初步鉴定了3个差异蛋白,分别为阻凝蛋白重链ⅡB、磷脂谷胱甘肽过氧分酶及泛素化酶E 2(MW:17 kd),初步认为这三种蛋白质在激素性骨坏死的发病及中药治疗过程中发挥着重要调控作用。

基于消息复用的TOF井下精确定位技术

针对目前超宽带TOF井下精确定位技术中对称双边双向测距(SDS-TWR)方法测距效率低、扩展性差,多次回应非对称双边双向测距(ADS-TWR-MA)方法测距效率及定位系统容量仍有提升空间的问题,提出了多标签多锚节点同时测距(ADS-TWR-MTMA)方法。该方法在多次回应非对称双边双向测距(ADS-TWR-MA)方法的基础上,进一步复用非对称双边双向测距过程中的测距消息,可以让多标签与多锚节点同时进行TOF测距,在保证测距精度的前提下大大提高了测距效率和定位系统容量。在机车接近探测系统和精确定位系统中的应用验证了ADS-TWR-MTMA方法在测距消息条数、测距耗时及系统容量上均优于SDS-TWR方法和ADS-TWR-MA方法。

基于RS485数据帧计时的总线设备间距离测量

针对煤矿井下大量工作的在线设备不具备定位功能、已安装无线定位的设备易受电磁干扰导致定位精度低等问题,结合电缆故障测距的时域反射法和无线单边双向测距飞行时间法,提出了一种基于RS485数据帧计时的总线设备间距离测量方法,即以通信电缆为载体,利用通信数据在一对主从机之间往返的飞行时间来测量主从机之间的距离,总线沿线设备通过监听数据测量自身与从机之间的距离,从而实现总线上所有设备之间距离测量,并可根据2次不同参考从机的测量结果计算出设备一维分布。从计时时钟频率、主从机时钟偏差、电路时延、电磁波传播速度4个方面分析了影响距离测量精度的因素,并提出了相应措施以提高测量精度。采用1台矿用本安型显示屏为主机、8台矿用传感器为从机建立试验平台,采用该方法测量总线设备间距离,结果表明该方法无需改变硬件,只更新软件即可测量出RS485总线上所有设备之间的距离,并可建立以主机为原点的一维分布;在电缆长度5 km范围内距离测量误差不超过±1.5 m,且测量结果不受传输损耗、电磁干扰影响。

UWB超宽带无线定位系统研究与设计

文章以高精度定位需求为出发点,结合泛在电力物联网建设思想,采用 DecaWave 公司的 DW1000作为UWB( Ultra-Wide Band,超宽带) 无线收发器,ST 公司的 STM32单片机作为定位系统的核心控制器,设计了UWB定位系统基站标签一体化的硬件平台。该平台可应用于电厂连续堆取料的斗轮机等高效装卸机械作业中,实现电厂堆取料作业的自动化。在软件算法实现上,采用双向测距的机制准确估计基站(anchor)与标签(tag)之间的距离,通过下位机的硬件模块将测距信息发送给上位机进行处理。上位机软件根据飞行时间(TOA-Time of Flight)定位算法计算标签与基站的距离,利用多个距离数据可计算出目标标签在三维空间中的坐标值。此外,在坐标运算过程中采用改进的泰勒算法进行误差消除,从而完成高精度室内定位系统的设计与实现。