超宽带测距与定位

精确资产定位（Precision Asset Location，PAL）

标签（tags）

窄带射频识别（Radiofrequency Identification，RFID）

联邦通信委员会（Federal Communications Commission,FCC）

多子带正交频分复用超宽带（MB-OFDM UWB）

Cramer-Rao下界（Cramer-Rao Limit Bound，CRLB）

DS-UWB采用3.1～4.9GHz的低频段（通信速率为28Mb/s~1Gb/s）与6.2～9.7GHz的高频段（通信速率为2Gb/s）。

MB-OFDM UWB采用OFDM技术，将超宽带的频谱分为14个子频带，每个528MHz 带宽，通信速率53～480MHz。

MB-OFDM联盟（MultipleBand OFDM Alliance，MBOA）

无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）组织方式：无线的多跳的自组织方式；目的：协作的感知，采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发给观察者。

1.测距：

包含目的节点与参考节点。

中心节点定位：

计算一个参考节点到一系列目标节点的位置。只要每个目标节点生物距离和角度信息在参考节点处都可以得到，中心节点定位也可以通过对等（peer to peer）链接获得。任何节点都可以作为参考节点并计算其他节点在自己的参考系中的位置，但是对于相同的目的节点，每个节点都将对应一个不同的坐标系。

相对定位：

相对于一个共同的坐标系计算一系列的节点的位置。与中心节点定位的差别：所有的节点享有相同的参考系统。

所以，欲使所有的节点对应到一个坐标系中，需要将这些节点组织成网，允许信息在两个甚至更多的节点间相互转发，遵循为选择共同坐标系、转化每个节点坐标而制定的规则。测距：

估计发送节点与接收节点之间的距离。

2.传统的定位技术

AOA（Angle of Arrival）方法：

测量参考节点到未知节点的角度。

为使AOA方法达到高精确度，可以应用定向天线与相控阵列来得到信号能量峰值的来源方向。天线元之间的排布距离应为载波波长的一半，这样在天线元上才能测出到达信号的一个相移。

1>规则线性阵列（Uniform Linear Array,ULA）

ULA只能提供信号到达的一维信息，在接近边缘时AOA估计效果很差。

必须使用一个二维阵列来取得信号到达的二维信息。

传感器L形排列比X形排列的精度高37%。

2>矩形格阵列

3>规则圆阵列（Uniform Circular Array，UCA）

当阵列维数下降时，角度估计精度与分辨率随之下降。所以UCA半径应足够大，这就限制UCA的使用。

ULA天线阵列平面波示意图

d为阵列元之间的距离；

α为平面波波面相对于水平线的到达角；

CRLB会随着天线阵元间的距离的增加或阵元部署的增加而减少。当α为较大的钝角时，精度会降低。

AOA定位并不十分适用于超宽带系统，原因：

超宽带系统带宽较高，围绕周围物体的衍射与反射会导致显著的多径时间弥散，将会产生多个路径数，这种效应在室内尤为明显；

在AOA的每条路径下执行最大似然估计法需要进行以信号路径决定维数的多维查询，在多径条件下这种查询计算复杂度极高；

由于环境中存在物产生的反射衍射会使精确的角度估计变得难以实现；

天线阵的应用会使成本增高。