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【原】基于灾害定位和搜救技术的无线信道研究

来源 : 互联网
作者 : 118期刊网
发布时间 : 2019-05-16 16:59:21

第一章绪论


1.1背景和意义

在现有无线定位技术的基础上,本课题着眼于未来的实际应用,并针对现场环境中自然灾害的搜救要求提出新的思路和方法,利用目前广泛使用的移动通信设备建设。信号检测和接收平台建立复杂的环境信道传播模型,通过高精度定位算法求解目标位置。最终目标是实施高精度手机定位系统。无线电定位技术是射频技术的重要形式。它利用无线电信号的电参数来获取定位参数,然后使用适当的定位算法来计算目标的位置[1]。它已广泛应用于军事任务,公安执法,汽车导航,应急救援等领域。今天的无线定位系统可大致分为主动定位系统和无源定位系统。主动定位系统的代表性技术主要包括全球定位系统(GPS),辅助全球定位系统(AGPS),基于位置的服务(LBS)和Wi-Fi定位技术(Wi)。 -Fi定位系统)。不可否认的是,上述定位系统极大地提高了人们的工作效率和生活质量。然而,它们主要解决了大规模且相对简单的通道情况下的定位问题,定位精度一般在3米到20米之间。此外,由于主动定位需要移动设备上的用户或客户端程序发起位置请求,因此该功能使其不适用于灾难和事故。无源定位系统的代表性技术主要包括超宽带定位系统(UWB)和RFID射频识别无源定位。上述无源定位系统具有定位精度高,成本低,抗干扰能力强的特点,非常适合室内复杂环境。然而,它们的应用需要将诸如定位标签之类的终端设备预先定位到定位对象中以实现定位,因此它只能用于管理应用中。


1.2国内外研究现状与问题

本主题适用于复杂信道环境中的检测和定位系统,用于灾难搜索和救援。由于其应用的特殊性和其自身技术的挑战,在国际和国内这一领域的研究工作相对较少。中国的被动定位技术发展较晚。中国的一些大学从事基于移动通信的无线定位技术的研究。例如,西安电子科技大学电子对抗研究所对被动定位和跟踪进行了研究。并取得了一定的成果,特别指出由我的本科教师刘从峰教授领导的团队正在进行被动定位算法的研究,其研究定位方法值得学习[3]。

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第二章灾害站点无线检测定位技术


2.1灾难无线检测关键技术

图2.1显示了我们建立的定位系统研究解决方案。一方面,探讨了灾害现场受害人手机和接收系统组成的无线环境信道的特点,采用适当的软件仿真和仿真,建立了信道参数化传播模型,并利用现场测量获取信道参数统计的方法和建立数据库总结一方面,建立信号接收平台,探索和检测受害者携带的手机信号,获取接收信号的功率,延迟等信息,最后通过测量信号(如幅度衰减,延迟等)和无线信道传播规则得到参数信息,制定合适的定位算法,计算出手机信号传输源的位置,最后将其传递给用于显示的计算机或其他终端。


2.2无线定位技术

最近,中国成功开发了一个主动定位和通信系统,即北斗卫星导航系统,可以为全天候和周围的各类用户提供高精度,高可靠性的定位,导航和定时服务。世界。两者都具有短消息通信功能。 2011年12月27日,中国政府正式宣布启动

北斗卫星导航系统的试运行。该系统的部署服务为世界提供免费定位,速度测量和定时服务,定位精度为10米,速度测量精度为0.2米/秒,定时精度为10纳秒。北斗系统已广泛应用于交通,通信,电力,金融,气象,海洋学,水文监测等方面。特别是,它在南方2008年的冰冻灾害,四川的抗震救灾和青海玉树的抗震救灾中发挥了巨大的作用。这是中国主动导航定位技术具有里程碑意义突破的重要里程碑。

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第3章无线信道的建模和仿真分析........ 25

3.1无线信道的数学建模.......... 25

第4章无线信道测试实验........... 49

4.1无线信道测试方法..... 49

第五章总结和展望........... 63


第四章无线信道测试实验


4.1无线信道测量方法

直接脉冲信道测量可以给出时域中信道的功率延迟分布PDP。测量论文翻译平台如图4.1所示,包括收发器天线,脉冲发生器,放大器和数字示波器。为了精确测量信道的时域特性,发送信号的脉冲宽度必须足够窄,以使多径到达信号不会混叠,并且有足够的时间分辨率,一般采用高斯脉冲波形及其变换形式。如果数字示波器设置为平均模式,它可以直接给出通道的功率延迟曲线PDP。


4.2无干扰环境信道测试

为了在非干扰环境中测量无线信道的传播参数,我们首先在微波暗室中进行了一系列实验采集,测试仪如图4.3所示。该测量方案使用频谱分析仪作为核心设备来测量到达接收端的信号的功率,幅度和信号功率谱密度。它可用于信道传播路径损耗分析,以探索信道的大规模衰落特性。

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第五章总结和展望


我们提出的灾难无线检测和定位方案需要开展手机信号传输,信号接收和检测,灾害信道传播规律和无线定位算法的研究工作。本文详细讨论了灾害定位系统的关键技术和解决方案。并着重于无线信道传播规律的模拟和测试。综上所述,本文所取得的研究进展如下:1。提出了灾害场景的无线检测和定位系统方案及其关键技术方案。 2.建立一个可用于分析灾难环境中无线信道的模型。时域模型直观地给出了在信道两端发送和接收的信号之间的分析关系,频域全极随机过程模型可以解释信道对信道频率响应的多径分量响应。表征障碍物的多径效应。全极点模型预测的信道频率响应与对应于测量仪器的傅里叶估计很好地吻合。 3.详细分析探讨了各种物质障碍对信号传输的影响,包括穿透和反射效应。通过理论数值计算,模拟和测量,材料穿透损耗的理论值接近于某些测量值的理论值。通过统计方法可以预测多层障碍物的穿透效应,并且由于不规则性可以发现复杂和不规则障碍物的分布。理论研究很困难,只能通过场景模拟和整体信道测量来研究。在灾害现场进行了场景仿真和软件仿真,设计了多频手机天线,分析了被障碍物阻挡后手机信号周围的信号分布和辐射规律。本文采用潮湿土壤,干燥土壤,砖块,人体等模拟手机,并通过全光线追踪法分析其影响。有限元方法还用于传输移动电话的多频天线的信号。对情况进行了模拟和分析。

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参考文献(略)


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