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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

超宽带uwb（ultra wide band）技术，又称为冲激无线电技术，其波形的相对能量带宽大于0.20-0.25，具有发射功率低、抗多径、抗干扰、传输速率高、穿透能力强等特点，成为无线定位技术中极具潜力的技术。目前，全球定位系统（gps）在无线定位方面已经达到了几乎完美的地步。规模巨大的卫星系统使得带有gps功能的手持设备，无论何时身处任何地方，都能够同时接收到大于四颗的卫星发出的信号，然后从数据库中读取预存的导航信息。但其接收机成本相对较高，功耗相对较大，卫星信号不能穿透建筑物，而且室内环境中存在多径和非视距干扰，无法进行有效的定位。基于uwb的定位技术具有极强的穿透能力，可在室内和地下进行精确定位，它的定位精度在理论上可达到厘米级，完全能够满足精确定位的需求。因此，研究基于uwb技术的无线定位算法具有很大的实用价值，尤其研究适合于uwb技术的tdoa和toa算法。

国内外研究现状

国外研究现状：美国的相关机构与厂商对uwb技术研究较早，各类相关学术研究和产业化进程相对其他国家或地区较为成熟，己有多家公司成功开发出了uwb系列产品，例如time domain公司开发的设备能够让警察在房屋外面发现室内的运动物体，这样在破门而入前，可预先知道里面是否有人，增加办案成功效率，降低危险。此外，欧盟、日本等也纷纷开展研究计划。国内研究现状：uwb技术在国内起步不久，由于在很多关键技术上国内学者研究遇到瓶颈，大都在跟踪国外的研究，在国内uwb技术离成熟还比较远。我国的唐恩科技资讯有限公司代理ubisense的产品，并且也有相关产品的自主研发，南京大学、浙江大学等、北京邮电大学也在进行uwb定位的研究。

2. 研究的基本内容

本文的主要研究基于UWB的TDOA和TOA算法和仿真。主要内容为：1、基于UWB的TDOA算法的研究，首先介绍了TDOA算法的数学模型和最小二乘法，然后通过详细的数学推导研究了三种最常见TDOA的定位算法:Fang算法、Chan算法以及Taylor算法。通过仿真比较三种算法的优缺点，以及算法与基站个数之间的相应关系。2、基于UWB的TDOA算法的研究和改进，首先对卡尔曼滤波法进行了研究讨论，并在此基础上介绍了两种改进的卡尔曼滤波法:测量值丢弃法、整体偏移法，通过数学推导介绍了算法是如何实现的。最后通过MATLAB进行算法仿真与性能对比。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实行方案：首先讨论无线定位的基本算法，然后说明tdoa和toa算法适用于uwb，再研究tdoa中三种基本算法和toa中的基本算法，最后针对非视距传播造成的影响，进行算法的改进，再与原算法在非视距环境下进行比较得出结论。

课题进度：2015.11.13-2015.12.04：检索资料、调研、完成开题报告及文献综述；2015.12.05-2016.01.08：探讨无线定位的基本算法，选择合适uwb的算法；2016.01.09-2016.02.12：研究tdoa的三种基本算法，探究影响其定位精度的因素并进行仿真和比较；2016.02.13-2016.03.11：研究toa的算法，针对非视距误差，根据算法的数学公式进行相应的改进,然后进行仿真；2016.03.12-2016.04.08：完成毕业论文初稿并针对问题对论文进行修改；2016.04.09-2016.05.20：论文定稿和毕业答辩。

预期效果：在非视距环境下，改进以后的算法的定位精度相比原来的算法高。

4. 参考文献

[1]李艳芳,杨拉明.《基于uwb的无线定位技术》.电子设计工程.2014.

[2]肖竹,于全,易克初,王勇超.《适用于nlos环境的uwb定位方案研究》.通信学报.2008.

[3]孙锦中.《基于uwb技术的无线定位系统的研究与测试》.上海电力学院学报.2011.