基于超声波的室内三维定位系统

为满足对室内定位技术和系统应用平台的迫切需求,提出一种基于超声波的室内三维定位系统,阐述了其工作原理并对三边定位算法进行了研究。该系统基于射频和超声波传感器的固有性质,对超声波信号采用CDMA（Code Division Multiple Access）技术进行编码,以便在目标节点上区分每个信标发来的超声波信号,并结合射频信号实现TDOA（Time Difference Of Arrival）测距算法,最终实现三维定位。实验研究表明,以一个信标为原点,另外两个信标分别放置为X轴和Y轴上,建立三维坐标系,能简化三边定位算法,并能实现精度较高的三维定位。     

基于EC-TDOA和ZigBee技术的室内超声波定位系统

目的研究室内定位方法机理,解决室内目标高精度定位的问题．方法设计了一种基于测距的室内定位系统,该系统采用测量射频信号和超声波信号到达时间差的方法测距并引入校正因子减小测距误差,通过极大似然估计定位方法计算目标位置,运用ZigBee制作节点模块组成网络实现对室内目标的定位．结果在测距实验中,EC-TDOA测距结果的误差小于0．02cm,满足测距精度要求．在定位实验中,最大定位误差和平均定位误差分别为4．3cm和1．64cm,而定位误差在2．5cm以内的比例达到90％．定位频率为20Hz,满足实时定位的要求．结论系统在室内环境中实现对超声波信号覆盖范围内移动节点的定位,通过测距校正有效提高定位精度．系统具有较强的容错性和自适应性．     

基于RFID定位技术的室内人员行为分析系统

针对实际场景中室内定位系统误差大、稳定性差的问题,建立一种基于射频识别技术的室内定位行为分析系统。该系统首先对信号强度进行拟合平滑处理并改善了无线信号传播损耗模型;然后提出了新的加权质心定位算法,考虑信标节点之间的影响,引入新加权因子,从三圆相交和两圆相交进行修正;最后对轰趴馆的区域热度和个体行为偏好进行了分析。实验结果表明,定位精度得到提高,人员行为分析结果具有一定参考价值。     

基于扩展卡尔曼滤波算法的室内定位跟踪系统

为了解决无线室内定位系统实时跟踪位置坐标误差较大问题,提出一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的室内定位方法。系统采用基于WiFi信号指纹定位,然后利用扩展卡尔曼滤波对估算的位置进行滤波,以改善WiFi指纹定位方法的精度,达到对目标实时跟踪。仿真和实验结果表明,该算法有效地改善了系统定位精度,能较好地满足室内定位的需求。     

基于MIMO-OFDM协作系统的中继混合选择合并算法

提出了一种基于MIMO-OFDM协作系统的多中继混合选择合并算法。算法原理主要是采用地理位置信息得到一个性能最优的AF（放大转发中继）中继节点,根据瞬时信噪比门限值或相对最小BER门限值选择符合要求的多个DF（译码转发中继）中继,所选择出来的最优AF中继和多个DF中继将协作MIMO-OFDM系统完成信号的转发,最后在目的节点处对直传链路信号和中继链路信号进行最大比合并（MRC）。对该算法进行了理论分析,并研究了该算法对系统误比特率性能的影响,并在MATLAB上进行链路级仿真分析比较。仿真结果表明所提出的多中继混合选择合并算法能有效提高空间分集增益,从而降低系统误比特率。     

智能天线辅助的WSN节点自定位算法

位置信息是无线传感器网络（WSN）中的一种关键基础信息.在节点部署范围较大、节点密度较小的环境中,很多定位算法在定位精度或成本上不理想.为此,提出一种利用智能天线方向性的节点自定位算法.该算法包含两类节点：一是配备智能天线、全向天线和全球定位系统（GPS）的中心节点;二是配备高频率时钟,可支持基于到达时间（TOA）测距的网络节点.在定位过程中,中心节点发送有方向性的定位信号,网络节点借助定位信号判断自身相对于中心节点的角度,并结合TOA测距信息,确定自身位置.通过该方法,节点以较小的运算量得到较精确的定位结果,且网络中只有中心节点功能较强,因此系统总体成本低.分析和仿真结果表明,该方法能以较小的运算量和较低的成本提供较高的定位精度.     

基于时间反转的室内射频定位方法评估

提出一种种基于时间反转的室内多散射环境射频定位方法.不同于传统的对多径效应敏感的采用接收信号强度、到达时间估计、到达角估计的射频定位方法,时间反转方法充分利用了多径传输作为有用信息.该方法首先要求RFID标签发射一个定位脉冲,该脉冲经过环境散射与多径传播后被阵元间距为3倍波长的稀疏天线阵接收.利用电磁场数值计算方法在仿真空间内将接收到的信号进行时间反转并重新在接收天线阵元位置分别发射.由于室内环境分布（如房间、门等）可视为已知信息,利用该信息可在仿真空间内建立完整而准确的电磁波多径传播模型,用于反演时间反转定位脉冲信号的传播过程.为了估计目标的位置,给出了基于时间反转的反演估计算子.通过监测估计子或时空域电磁场能量分布,即可获得RFID所在位置.仿真结果证实了该方法的有效性,并且由于时间反转方法充分利用了多径传输过程,故在稀疏天线阵下同样有很好的定位性能.     

变压器局部放电射频和超声联合检测

针对变压器局部放电超声-超声检测法在使用中存在灵敏度不高、定位误差过大等不足,提出使用射频和超声联合检测定位的方法.该方法针对超声-超声检测定位法产生误差的原因提出相应改进措施,检测中超声波信号和射频电流信号被同时使用来判断局部放电现象的发生并对放电源进行定位,既具有超声波法便于定位的优点,又具备射频检测法快速检测局部放电发生的高灵敏度,同时还可以简化定位过程,提高系统抗干扰能力和定位实时性,实现对局部放电的在线检测和定位,具有较好的实际应用价值.     

基于最远距离到达时间差的手机室内定位方法

室内定位技术与服务缺少商业化的成熟技术、更缺乏该方面的商业服务。本文以市售手机作为啁啾信号发射器,在室内布置若干麦克风接收器,采用互相关算法获取到达时间差,形成一种厘米级定位精度的室内定位方案;提出一种基于最远距离的时间到达差定位方法,其中选择最远距离作为基准计算距离差,可明显减小定位误差。理论分析和仿真实验结果表明,本文方法和系统能实现厘米级平面定位精度和亚米级高度定位精度。     

基于GNSS的无源探测系统定位性能研究

针对基于全球卫星导航卫星系统（GNSS ）信号的无源探测系统,研究了探测系统的定位模型、系统目标定位数据处理方法。基于卡尔曼滤波,建立了扩展卡尔曼滤波无源探测系统的状态方程与观测方程,利用卫星工具包（STK）仿真软件对无源探测系统的定位性能进行仿真分析。仿真结果表明：使用扩展的卡尔曼滤波定位性能较好,具有较高的定位和跟踪精度。     

APSK调制在基于自适应OFDM的可见光 通信系统中的应用研究 

正交频分复用（OFDM）技术具有频谱利用率高、抗干扰性能好等优点,在基于发光二极管（LED）的可见光通信系统中得到广泛应用。为了减小LED非线性的影响,将幅度-相移联合键控（APSK）与OFDM技术相结合的传输方式引入可见光通信系统中。同时为了提高可见光通信系统的整体性能,实现系统带宽资源的充分利用,将OFDM调制与自适应技术相结合,即根据信道状况的不同,在各个子信道上使用相应阶数的APSK调制方式。文章介绍了3种典型的基于自适应资源分配算法的OFDM技术,并与基于相同阶数APSK调制的OFDM技术进行比较。仿真结果表明,APSK信号的包络要比QAM信号小,自适应OFDM技术的性能要明显优于基于相同阶数APSK调制的OFDM技术。     

变压器局放超声定位测量技术的研究与应用

阐述了超声波测量变压器局部放电的机理及定位系统的组成、局放超声波信号的频谱分析、定位算法的实现,最后指出超声定位的注意事项及局限性。     

基于FFT超声波传输时间测量的误差分析

为精确测量高斯白噪声背景下超声波的传输时间,不仅要考虑传统相位差测量中的高斯噪声误差,还要考虑A／D量化误差所带来的影响。应用误差理论,推导了正弦信号A／D量化误差,并得到了总误差均方根公式,进而得出传输时间误差的计算公式。为了避免电路和传感器的干扰,采用传输距离不同的同源双路正弦发送信号。理论和仿真结果均表明：在超声波信号频率为40kHz、信噪比为25dB、采样点数为2048、A／D位数为11位、采样率为200kHz的情况下,传输时间的测量误差小于10DS;在超声波信号频率未知时,而其他条件相同的情况下,FFT相位差频率校正法也能很好地估计超声波传输时间。该方案的实现为实际工程应用提供了依据。     

一种新颖的基于GPS与DTMB组合系统的定位跟踪算法研究

针对GPS卫星信号在楼群密集的城市和室内存在定位盲区而无法单独完成定位的难题,考虑到地面数字电视信号的自身优越性,提出GPS与DTMB组合导航的无缝定位方法.该方法通过融合多源信号的观测量来保证定位的精度,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法对多源信号进行最优估计,并对比分析不同信号源组合下的定位跟踪效果.仿真结果表明,EKF滤波估计轨迹能较好地接近目标运动的真实轨迹,均方根误差约20 m,满足无缝定位需求,且参与定位的组合信号源参数越多,定位精度就越高.证明了在GPS定位盲区,采用GPS与DTMB进行组合导航定位的可行性.     

基于分数阶傅里叶变换的LFM干扰抑制算法

针对利用分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform,FrFT)进行干扰抑制时门限阈值设定的难题,为有效抑制DS/FH系统中的线性调频(linear frequency modulated,LFM)干扰,通过深入分析DS/FH和LFM信号的FrFT性质,提出了一种新的LFM干扰抑制算法,该算法充分利用FrFT时频面坐标轴旋转性质,通过计算信号的不同阶次FrFT并搜索其峰值,确定信号最优FrFT阶次,完成对LFM干扰信号的判别,最后采用频域陷波来抑制LFM干扰。理论分析和仿真实验表明,该算法能够有效的剔除DS/FH系统中的LFM干扰信号,不需要阈值门限设定,算法具有较好的稳健性和普适性。     

核磁共振地下水探测系统信号源的研制

为模拟产生MRS（Magnetic Resonance Sounding）信号研制JLMRS地下水探测系统,设计了核磁共振信号源,模拟MRS信号,方便JLMRS地下水探测系统室内测试。针对实际MRS信号幅度小,频率分辨率高等特点,信号源硬件采用DDS（Direct Digital Synthesizer）技术,CPLD（Complex Programble Logic Device）编程实现相位累加器,Matlab计算产生模拟MRS波形数据,存入非易失性RAM（Random Access Memory）中,掉电后能保存数据,不用重复下载。信号源可任意改变模拟MRS信号参数,叠加不同信噪比的多种噪声。信号源已获得国家实用新型专利（200820072674.2）,并应用于JLMRS地下水探测系统的研制过程。测试结果表明,幅度误差小于0.02 V,频率分辨率可达1 Hz,输出稳定,重复性好,满足系统测试要求。     

基于LED光通信的按需路由协议实现

目前LED（Light Emitting Diode）光通信协议仅局限于点对点的短距离通信,为了延长室内点与点之间的通信距离,设计了基于按需路由算法的光通信协议,并组建了自组织自恢复室内无线局域网系统。对室内两节点经过两次路由选择的通信过程进行了仿真验证与系统测试。结果表明,收发单元使用点对点半双工可靠通讯方式,测试两节点间通讯速率达到30 bit/s,实现了光照空间范围内传感数据的自适应路径选取与可靠路由传输,通信距离约是点对点短距离直接通信的3倍。