无线电干涉测距的性能分析

无线电干涉测距(RIR)是无线传感器网络节点定位技术的重要突破,因为它用低成本的简单硬件取得了高精度的测距结果。虽然几个原型系统的经验和最近得到的克拉美罗界对说明RIR的性能都很有意义,对RIR在中低信噪比情况下的测距性能仍然认识有限,这成为RIR广泛应用的主要障碍。试图探索RIR最大似然估计在中低信噪比区间的性能。运用统计信号处理中的区间误差方法(MIE)推导出最大似然估计均方误差与测量信噪比及系统设计参数之间的关系式。大量仿真与实验表明,得到的均方误差表达式能够准确预测整个信噪比区间的MSE性能,因此为RIR的广泛应用扫清了重要障碍。

MIMO-RFID系统反向识别距离研究

超高频(UHF)射频识别系统(RFID)读取可靠性受多径信道制约,而多天线分集技术(MIMO)被认为能有效提高其链路可靠性。不同于一般的无线通信系统,UHF RFID反向链路是两个多径信道的级联,本文基于最大比合并(MRC)准则,分阅读器单站和双站天线情形,导出了Nakagami-m多径信道下单天线(SISO)与多天线(MIMO)RFID系统反向识别距离(RIR)均值的解析表达式,并通过数值仿真和实际测试研究了相关因素对RIR均值的影响。实验结果表明:MIMO技术能有效提高多径信道下UHF RFID系统的反向识别距离,并且阵列天线数越多、信道相关系数越小、信道衰落参数m越大,RIR均值将越高。

大范围无线电干涉定位系统

无线电干涉定位系统(radio interferometric positioning system,RIPS)是一种新型的高精度、低成本定位技术.但是,受到模糊解问题的制约,RIPS难以适用于网络节点在大范围稀疏布设的无线传感器网络.通过理论和仿真分析,得到定位精度与测量频率数及测量系统占据的总带宽成正比的结果.由于RIPS的非模糊解距离与测量频率间隔成反比,上述结果意味着扩大RIPS的节点布设距离就需要牺牲系统的定位精度.为了解决这一矛盾,提出了一种新的测量频率配置方法(two frenquency intervals,TFI).TFI使用大小两种测量频率间隔,其中小测量频率间隔用于扩展非模糊解距离,而大频率间隔用于保证测量精度.大量仿真和野外实验结果表明,在使用相同的频率数和测量带宽的情况下,TFI方式在保持定位精度的同时能够显著扩大节点的布设距离,因此更加适用于构造大范围的无线电干涉定位系统.

无线电干涉测距的抗多径性能研究

为提高无线电干涉测距(RIR)在室内等多径环境中的实用性,建立RIR距离估计的多径误差模型。分析多径误差与系统参数的关系,并在2种不同的室内多径环境中利用通用软件无线电外设N210对RIR的测距性能进行实验评估,发现多径误差与系统参数的关系存在门限效应。实验结果表明,当测量带宽增加到160 MHz、频率个数为40时,RIR的均方根误差下降到1 m左右,显示了RIR在室内环境下的可行性和应用潜力。

大范围无线电干涉定位系统

针对无线电干涉定位系统(RIPS)受模糊解问题的制约,难以适用于大范围稀疏布设的无线传感器网络的缺点,提出了一种两频率间隔配置方法(two frequency intervals method,TFIM).通过理论和仿真分析,得到RIPS定位精度与测量频率数及测量系统占据的总带宽的平方成正比的结论.仿真与实验结果表明:在相同的测量频率数和带宽条件下,TFIM可以在保持定位精度的同时显著扩大节点的布设距离,克服了大距离布设时的系统定位精度不高的问题,拓展了RIPS的应用范围.