最小均方信道均衡的UWB 测距方法研究

崔学荣，周靖超，李 娟，李世宝

（1. 中国石油大学（华东） 海洋与空间信息学院，山东 青岛 266580；2. 中国石油大学（华东） 计算机科学与技术学院，山东 青岛 266580）

0 引言

随着信息化时代的到来，位置信息作为重要的信息之一，每时每刻都影响着人们的生活。同时，在无线通信技术和无线传感器网络的推动下，人们对基于位置服务（location based services, LBS）[1]的需求更加强烈，尤其是定位方面更是如此。在室外，卫星导航技术有着广泛的应用并且定位精度良好，满足了大多数定位场景的需求，然而室内环境复杂多变，卫星导航难以发挥作用。为了解决室内定位问题，现有的基于蓝牙（bluetooth）[2]、无线保真（wireless fidelity，WiFi）[3]、紫蜂（zigbee）[4]等定位技术，在室内定位中应用较为广泛，但定位精度都在米级，达不到人们对于高精度定位服务的期望值。

相比于其他室内无线定位技术，超宽带（ultra wide band，UWB）定位技术采用亚纳秒级脉冲信号进行通信，具有极高的时间分辨率，同时，UWB信号具有传输速率高、抗多径能力强、穿透能力强、低功耗等特点[5]。这些特点有利于UWB 信号在室内环境下进行实时的测距和定位，在视距（line of sight，LOS）条件下的定位精度能够达到10～30 cm，适用于室内环境下的高精度定位[6]。为了充分利用UWB 时间分辨能力强的特点，基于信号到达时间估计（time of arrival，TOA）和到达时间差估计（time difference of arrival，TDOA）的测距定位算法，是最适合UWB 使用的定位算法[7]。然而，TOA 或TDOA 测距定位算法需要精确的时间测量值，由于实际UWB 定位系统的工作场所大多为环境复杂多变的室内，UWB 信号在传输过程中受多径和噪声等因素的干扰，使得经信道传播后的信号波形具有相当严重的畸变[8]，实际接收到的信号波形与发送波形有很大的差别，相关接收机难以实现准确的接收，从而造成时间测量值存在偏差，无法获得稳定的、高精度的测距值。……