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基于 UWB 的室内定位技术研究

Study on Indoor Location Technology Based
on UWB







学科专业：电磁场与微波技术
研 究 生：张忠娟
指导教师：张瑞峰 副教授







天津大学电子信息工程学院
二零一一年十二月
独创性声明

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签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日
摘 要

近年来，随着近距离无线通信和移动技术的不断发展，室内环境下基于位置
的服务（ LBS ）越来越得到人们的关注。红外线、蓝牙等传统的室内定位技术，
在系统成本、稳定性、定位精度等方面不能完全满足用户需求。而超宽带(UWB)
技术具有高速数据率，低实现成本，定位精度较其他技术有明显提高等优点，是
现今室内定位领域的首选技术。此外，室内环境复杂多变，其中多径传播与非视
距传播( NLOS )的干扰很大，所以研究恶劣环境下高精度的定位算法是很必要的。
本文在研究了 UWB 技术基本概念、信道模型等的基础上，分析了传统无线
定位方法和算法，发现现有定位算法在简单的室内环境下尚能达到较高的精度，
但是随着环境的恶化，尤其是随着 NLOS 测距误差的逐渐增大，已有算法性能显
著下降。而 NLOS 误差又是室内定位不可忽视的一个关键问题，关系到整个系统
的定位精度。本文针对这一问题，在已有混合算法的基础上提出了一种质心
- Taylor 混合定位算法。该算法利用对测距误差不敏感的质心算法对目标进行初
始粗定位，然后将其作为 Taylor 级数展开法的迭代初值进行二次精细定位，并动
态的将前期定位完毕的节点转化为后续定位过程的参考节点，最大限度的利用不
断增加的已知信息，可以在提高 Taylor 初值质量的前提下减少预设参考节点数
目，降低系统硬件成本。最后采用 MATLAB 软件进行了模拟仿真。
结果表明，该算法定位性能优越，尤其在 NLOS 测距误差较大的情况下能有
效提高系统的定位精度。

关键词： UW B 室内定位 T aylor算法 质心算法 混合定位
ABSTRACT
In recen t years, with th e developmentof near field communication (NFC) and
mobile technology, indoor location-based services (LBS) has received considerable
attention. Traditional indoor locatio