美国致力研究用于先进战术网络的超宽带技术

目前,美国防御预研计划局(DARPA)先进技术办公室(ATO)正在对极端环境网络设计(NETEX)计划征求研究、开发、设计和测试方面的建议。去年进行的NETEX将要建立的超宽带(UWB)传感器和通信系统的一项初期研究是确定UWB系统对现有窄带频谱用户的电磁干扰影响。该项研究主要包括:·测量UWB系统对现有军用频谱用户的影响和定义共存参数;·建立UWB传输对窄带接收器影响的模型和为分析UWB与相对旧的系统的相互影响提供成套工具;·研制UWB传播和信道模型。NETEX计划本身的目标是帮助UWB系统融入一种无线网络技术中,而这种无线电网络…     

顾及空间分布和NLOS的UWB室内可信定位方法

针对现行室内可信定位存在的三维定位精度低与结果可信度难以定量评估的难点,提出了一种可信超宽带(UWB)室内定位模型。该方法采用无迹卡尔曼滤波和IGG-III抗差理论模型,解决了UWB定位中的非线性化和非视距误差问题;同时,为提高该方法定位结果的可信度,进一步构建了一种兼顾UWB基站空间分布和非视距误差的可信精度评估模型。与现有模型相比,提出的方案可有效实现基于UWB的室内高精度可信定位。仿真和实测数据结果表明：1)与传统最小二乘结果相比,该方法可提高30%～40%的UWB定位精度;2)引入IGG-III抗差模型可提高11%的定位精度;3)非线性化误差对UWB定位精度的影响不尽相同,约为22%～50%;4)提出的可信度评估模型可实时准确评估UWB定位精度。     

超宽带无线电技术及其进展

介绍了超宽带(UWB)无线电技术的原理、结构、特点,及其在军事领域应用的进展情况,具体介绍了几种UWB通信和UWB雷达的系统构成及其主要技术参数。     

超宽带通信系统多址设计

提出了超宽带(UWB)通信系统中跳时码的问题,首先回顾了超宽带技术的发展和基本的技术;提出了三种跳时码的结构及其在UWB系统中的应用;从相关性方面给出了性能分析,并从多址的角度分析了不同码字之间的优缺点.     

基于MEMS/UWB组合的室内定位方法

在深入研究超宽带（UWB）与车载低成本MEMS的定位原理和算法的基础上,提出了采用UWB辅助MEMS定位的算法,以抑制MEMS的发散并提高定位精度。设计了两者的融合定位算法,完成了基于MEMS/UWB的室内定位技术研究。最终试验运动253.4m,MEMS定位误差小于0.61m,MEMS/UWB融合定位误差小于0.07m。试验结果表明,MEMS/UWB算法与单独的MEMS定位算法相比,有效地提高了定位精度与定位稳定性。     

密林环境空地协同GNSS/UWB快速高精度定位技术

针对密林中卫星信号遮挡难以实现快速高精度定位的问题,提出了一种密林环境空地协同全球卫星导航系统/超宽带(GNSS/UWB)高精度定位方法。该方法综合考虑无人机平台在空旷环境快速运动与超宽带的强穿透性测量等特征,通过无人机携带GNSS/UWB集成化载荷,以移动单基站模拟多基站,配合密林中UWB标签组网测距,完成密林中UWB标签定位。对基站布设方案展开研究,为密林环境下空地协同GNSS/UWB快速高精度定位技术应用提供基站布设指导和依据,并且利用密林环境下实测测距实验+仿真定位实验对提出的方法进行验证。结果表明,所述方法可有效实现密林环境下的快速高精度定位,精度达到分米级,并且通过优选基站布设网型、范围及高度可有效提高定位精度,为密林环境下快速高精度定位方法提供了理论支撑。     

UWB信号传播特性分析

通过对UWB信号室内外传播路径损耗现有模型及其在色散媒质中传播的分析研究,总结了UWB(Ultra-wide Bandwidth)超宽带脉冲信号的传播特性.     

IR UWB信号的捕获算法研究

分析了IR UWB信号的形式及特点,给出了在加性高斯白噪声信道下IR UWB信号的几种捕获方法,并通过比较得到了结论.     

基于TOF的UWB可移动基站快速自定位算法

针对运动场中超宽带(UWB)可移动基站的位置获取需要人工测量、定位不方便的问题,提出了基于飞行时间(TOF)的UWB可移动基站快速自定位方法.首先根据基站布局情况确定局部坐标系,建立基于UWB基站间相互测距信息的各基站坐标方程,采用最小二乘法对各基站的坐标进行解算,进而分析其定位误差.最后通过实验验证了算法的可行性和稳定性.实验结果表明,可移动基站平均定位精度在0.05m以内.相对于传统的人工测量方式,基站自定位可有效节省基站布设时间,减少工作量.     

基于PSWF 的TH-PPM超宽带系统优化设计与仿真

在分析PSWF脉冲的最佳时域能量聚集性和频谱灵活可控性的基础上,提出了满足FCC(FederalCommunications Commission)频谱掩膜要求的UWB脉冲波形优化设计方法,并将该方法应用于多进制TH-PPM超宽带系统中,理论计算了基于PSWF脉冲的多进制PPM-UWB系统的符号差错率公式。与高斯脉冲进行比较,采用Systemview可视化仿真平台进行了仿真。仿真结果表明,基于PSWF脉冲的UWB系统符号差错率性能要明显优于Gauss脉冲。在给定SER的前提下,使用PSWF脉冲的UWB系统能够容纳更多的用户。     

UWB脉冲无线电对GPS的干扰研究

分析了超宽带(UWB)信号的时频域特征,并提出了与GPS共存的限制条件和系统设计方案.     

UWB与GNSS结合的室内外一体化定位系统设计

针对电力北斗安全应用、自动驾驶导航等应用场景对室内外一体化无缝定位的迫切需求,设计了一种将UWB与GNSS结合的一体化无缝定位系统.通过将UWB标签与小型化GNSS模块集成到手持智能设备上形成一体化定位终端,服务器软件对卫导结果与超宽带定位结果进行融合,输出连续定位结果.实验结果表明,该系统可以实现人员的室内外一体化无...     

用高阶信号处理方法处理UWB雷达数据提取目标材料特性

本文介绍了用两种高阶信号处理方法处理UHF波段(300～900MHz)超宽带(UWB)雷达数据(在专门设计的收发分置的测试场内收集的UWB雷达数据)所得到的初步结果。我们用四种类型的UWB信号来测试金属板(参照物)和五种不同的有金属材片的雷达波吸收材料的商品样品(RAM)以及5种普通材料(散射)样品。该项研究的目的是评估我们的几种UWB信号形式和相关的信号处理方法可靠提取不同目标材料的雷达散射特性的潜力。 该项研究用的是伪随机UWB雷达波形,用两种HOSP(高阶信号处理方法)分析收集的数据:(1)双谱分析法;(2)核函数分析法。雷达的问题作为一个“黑盒子系统识别”,这样就可以把得到的结果作为系统/目标识别器,并可以在这个新领域中用HOSP方法。必须说明在有噪声的情况下这些方法很稳健,所以应用于低S/N工作条件下的雷达可能会显示出巨大的优越性。 初步分析结果表明,这种雷达技术和处理方法是可行的,并且利用这种方法描述目标/材料特性是很有希望的。我们预计用这种方法提取目标几何形状(外型、尺寸等)和结构信息方面会卓有成效。     

超宽带系统中的天线技术

简要地介绍了超宽带技术对天线的要求,阐述了超宽带天线实现的几种方法,并结合各种方法给出了部分天线实例,最后介绍了UWB天线在国内外的研究现状和发展趋势.     

基于原始观测值的UWB增强GNSS精密单点定位方法研究

全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)可提供全球范围内全天候高精度导航、定位和授时服务。以精密单点定位(precise point positioning, PPP)为代表的绝对定位技术凭借定位精度高且全球一致、作业范围灵活等优势受到广泛关注,但是较长的收敛时间,限制了其在实时、快速精密定位应用中的使用。为解决上述问题,提出了超宽带(ultra-wideband, UWB)增强PPP方法,在多星座PPP中紧密集成UWB测距信息,以提高GNSS PPP性能。实验结果表明,在动态场景下,融合UWB量测使GPS/GAL双系统PPP在东、北、天3个方向的位置均方根(root mean square, RMS)值分别减少了76.99%、21.46%、64.53%,GPS/GAL/BDS三系统PPP减少了69.69%、37.21%、61.32%,并且收敛时间分别加快62.78%和57.75%。关于锚点数(几何构型)的评估表明,仅利用4个锚点就能将双系统和三系统3D误差RMS值减少67.98%、59.35%,收敛时间加快76.14%、62...     

超宽带设备将进一步增加发射带宽

美国FCC(联邦通信委员会)决定准许超宽带(UWB)设备利用更宽的发射带宽范围,但需要保护GPS带宽。然而,关于UWB对GPS和其他危及安全性信号产生干扰的担心仍然存在。UWB的优点在于极宽的频谱上发射窄的编码脉冲。理论上,任何频率上的能量等级都太低从而不会造成干扰。然而,迄今还没有足够的设备可用于执行大规模的实验以验证这种理论。因此,FCC的决定是根据理论上的研究、建模并用有限数目的设备进行测试而作出。曾用25种设备在400MHz到60GHz波段上作过实验,但仍远不能得出结论,还应继续进行实验。然而,主要的FCC数据显示对3种类型…     

基于角度分集的机载超宽带MIMO天线设计

为了提高机载通信设备信道容量和进一步减小天线安装空间,提出一种采用角度分集技术的超宽带（UWB）多输入多输出（MIMO）天线。该天线将Vivaldi天线和超宽带槽天线进行了集成设计,无需采用解耦结构便可获得较高的端口隔离度,大大提高了数据传输率。通过在Vivaldi天线辐射臂上开一对方形缝隙和在介质板背面增加长方形辐射贴片,可以有效减小天线的尺寸,设计的UWB-MIMO天线尺寸为36 mm×36 mm×0.8 mm。给出了天线的设计流程,加工了天线实物,并对其进行了测量。仿真和实测结果表明MIMO天线具有超宽的阻抗带宽,可以覆盖整个3.1~10.6 GHz超宽带频段。Vivaldi天线阻抗带宽为2.8~15.9 GHz,UWB槽天线阻抗带宽为1.8~12.7 GHz,天线端口隔离度均在-10 dB以下。测量了天线的辐射性能和增益特性,实测结果与仿真结果吻合较好,证明了该天线的有效性。该天线可以应用于超宽带无线通信系统和机载阵列天线系统中。     

通导一体化概念框架与关键技术研究进展

通导一体化是综合PNT体系发展的重要组成部分和关键方向。对通信导航一体化的概念进行了探讨，提出了通信导航弹性融合的概念框架。面向综合PNT体系需求，设计了通导一体网络化PNT系统架构，阐述了通导一体化关键技术的研究进展，从通导一体化信号、信道、接收处理、网络架构、网络管理等多个角度进行了全面系统的梳理和分析；介绍了低轨通导融合、区域自组网通导融合、5G+UWB协同等典型成果，并对网信场图、智能网管、博弈对抗等通导一体化技术未来发展方向进行了展望。     

基于UWB的运动场定位系统设计

针对现代体育运动中对运动员位置跑动及生理数据的监测需求,在简要分析了运动员定位及数据传输需求的基础上,将UWB定位及通信与MEMS传感技术相结合,提出了一种基于超宽带及MEMS传感技术的运动员定位训练系统解决方案,并对系统进行了设计。在户外对人员跑动及生理数据监测进行了测试,测试结果表明,通过所设计的运动员定位训练系统可以实时地追踪运动员的运动轨迹和生理数据,平均定位精度在25cm以内。     

基于AP10的室内飞艇控制系统研究

提出了一种室内飞艇飞行控制系统方案,详细介绍了改制方法。本方案以AP10系统为核心,采用UWB定位技术,利用自行设计的RC接收机与控制系统代替原有的RC接收系统,成功将改制后的AP10系统应用于室内飞艇上,实现了一套室内飞艇自动驾驶仪。将室内飞艇自动驾驶仪装在飞艇上进行飞行试验,结果证明：飞艇飞行能够按照预定航迹飞行,且具备了自主起降功能,达到了预期效果。