UWB定位算法
超宽带技术是采用极窄的脉冲信号实现无线通信,被称为脉冲无线电,其信号相对带宽不小于 0.2,绝对带宽不小于 500 MHz。根据经典雷达成像理论,距离分辨率 δ x 与信号宽度 T m 有如下关系:δ x =vT m /2,其中 v 是信号在传播介质中的传播速度。由此宽带特性可知,超宽带定位技术有极高的测距精度。其采用的脉冲宽度为纳秒或亚纳秒级,理论上可以获得厘米甚至毫米级的测距精度。由于 UWB 系统发射的是持续时间极短且占空比很低的窄脉冲,因此其多径信号在时间上可分离。此外,UWB 采用跳时扩频信号,系统具有较宽阔的频带,根据香农公式,信道容量 C 一定的情况下,高带宽可以降低信噪比。因此,UWB 具有很强的抗干扰性。 1、三边定位算法 三边测量法适合三个参考节点对一个未知节点实行定位,其通过未知节点与参考节点的距离公式列出三个数学关系式,进而求解需要定位的节点坐标。未知节点的位置计算原理如图2所示。设三个参考节点的坐标分别为 A(x 1 , y 1 )、B(x 2 , y 2 )、C(x 3 , y 3 ),未知节点 D 的坐标为 (x, y),该节点到 A、B、C 的距离分别为 r 1 、r 2 、r 3 ,由此可得式(1): 2、质心算法 质心算法是依靠节点互相通信找出与距离定位节点较近的参考节点,将这些参考节点构成的多边形区域的质心作为定位节点的位置估计,如图 3 所示