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基于UWB的无线传感器网络中的两步TOA估计法
  • ISSN号:1000-9825
  • 期刊名称:软件学报
  • 时间:0
  • 页码:1164-1172
  • 语言:中文
  • 分类:TP393[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]哈尔滨工业大学电子与信息技术研究院,黑龙江哈尔滨150001
  • 相关基金:Supported by the Major Program of the National Natural Science Foundation of China under Grant No,60432040(国家自然科学基金重点项目)
  • 相关项目:超宽带高速无线接入理论与关键技术
中文摘要:

为了设计一种以较小运算量获得较高测距精度的TOA(time of amval)估计算法以适合节点运算能力有限的UWB(ultra wideband)无线传感器网络,提出了一种结合能量检测与匹配滤波的两步TOA估计方法.分析了该方法的工作原理,指出了第1步中DP(direct path)块检测成功率及第2步中匹配滤波门限因子设置的重要性.通过仿真对影响DP块检测成功率的两个因素,即DP块检测算法的选用和能量积分周期的设置进行了讨论.提出了依据能量采样序列中DP块与最小块比值DMR(DP to minimum energy sample ratio)动态设置匹配滤波门限因子的思想,并为其建立了教学模型.仿真结果表明,两步TOA估计方法在运算量比单一的基于匹配滤波的相干算法小很多的情况下,获得了比单一的基于能量检测的非相干方法更好的TOA估计性能,从而更适合应用于有低复杂度、低能耗设计需求的传感器节点中.

英文摘要:

In order to design a low-calculation and high-precision TOA (time of arrival) estimation algorithm for UWB (ultra wideband) based wireless sensor network (WSN), a two-step TOA estimation method which jointly employs energy-detection (ED) and match-filtering (MF) is proposed in this paper. Based on analyzing the principles of the two-step method, it is pointed out that the success rate of DP (direct path) block detection in the first step and the setting of MF-threshold-factor in the second step are the key issues that affect the performance of the method. Algorithm selection of the first step and setting of the energy integration interval, which are the two factors that affect the success rate of DP block detection, are discussed through simulations. The idea of DMR (DP to minimum energy sample ratio) based MF-threshold-factor selection is proposed, and the mathematical model of the relationship between DMRs and the optimal MF-threshold-factors are built. Results show that the proposed two-step method greatly outperforms the one-step energy-detection based non-coherent method, while largely decreases the computational complexity compared to the one-step match-filtering based coherent method, so that the two-step method is more appropriate for application to sensor nodes which need to be designed with low complexity and low power consumption.

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期刊信息
  • 《软件学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院软件研究所 中国计算机学会
  • 主编:赵琛
  • 地址:北京8718信箱中国科学院软件研究所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:jos@iscas.ac.cn
  • 电话:010-62562563
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-9825
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2560/TP
  • 邮发代号:82-367
  • 获奖情况:
  • 2001年入选中国期刊方阵“双百期刊”,2000年荣获中国科学院优秀科技期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:54609