基于基于距离的定位算法,提出了一种基于超宽带(UWB)通信技术的TOA(TIme 0f到达)测距方法。
UWB信号具有隐蔽性好,穿透力强,定位精度高,功耗低的特点。
但是,在节点定位应用中,难以准确检测UWB直接信号。
本文提出通过权重先到信号时间和最强信号时间来获得直接信号到达时间,并通过模糊逻辑技术计算出加权系数。
实际数据仿真测试表明,基于超宽带的定位技术可以大大提高定位精度。
在许多无线传感器网络(WSN)应用中,没有节点位置信息的监视通常是没有意义的。
监视事件时,一个重要的问题是事件的位置,例如森林火灾监视,天然气管道泄漏监视等。
对于这些事件,您需要了解的第一件事是您自己的地理位置信息。
除了报告事件的位置之外,定位信息还可以用于目标跟踪,目标轨迹预测,路由辅助和网络拓扑管理。
因此,节点位置的问题已经成为无线传感器网络中要解决的主要问题。
1问题描述Wide超宽带(UWB)通信技术是一种无线通信技术,它使用ns级冲击脉冲在短距离内高速传输数据。
该通信技术具有隐蔽性好,穿透力强,定位精度高,功耗低的特点。
它在无线传感器网络的测距和定位应用中具有非常重要的实际作用,并且已经应用于实际材料。
供应跟踪和定位。
UWB信号具有非常宽的带宽,其在TOA定位方法中的应用有助于实现更高的测距精度。
但是,在实际应用环境中经常会发生多径干扰,此时很难准确检测到UWB直接信号。
因此,本文提出了一种通过模糊逻辑技术对初到信号时间和最强信号时间进行加权以获得直接信号到达时间的方法,这使得超宽带技术在无线传感器网络节点定位中的应用成为可能。
2 TOA距离估计方法对于单路径加性高斯白噪声(AwGN)信道条件,均方根误差可以通过TOA范围内的距离来估计: ,S(f)是发射信号的傅立叶变换。
显然,估计的均方根误差与信号的RSNR和有效带宽有关。
RSNR和有效带宽越大,估计的均方根误差越小。
由于UWB信号带宽非常宽,因此基于时间的UWB无线信号应用技术可以实现相对准确的定位。
通常,TOA定位方法是使用对接收信号中直接路径到达时间的检测来测量通信收发器节点之间的距离。
因此,准确估计直接路径的信号到达时间非常重要。
本文讨论的节点定位方法针对的是典型的无线传感器网络。
一般而言,直接信号的到达时间是通过检测接收信号的幅度是否最大来确定的,但是这种方法很难在多径条件下实现较高的测量精度。
典型的多径环境中的UWB接收信号如图1所示。
直接路径不是第一个到达信号(firST路径,与阈值相关)或最强信号(最强路径),因此在这种情况下,第一个到达信号或最强信号的到达时间不能准确估计发射端节点和接收端节点之间的距离。
最大似然估计方法可以用来检测直达路径信号的到达时间,以计算传感器节点之间的距离,但是在复杂的多路径环境下容易造成信号波形的失真,因此很难实行。
针对UWB直接信号难以准确检测的特点,提出通过对初到信号时间和最强信号时间进行加权来获得直达信号的到达时间,并通过模糊逻辑技术获得加权系数。
& nbsp; 3基于模糊逻辑的权重选择假设在时间T0发送UWB信号,并且在接收端节点接收到的第一个到达信号和最强信号的到达时间分别为Tf