Luận án Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị vô tuyến trong nhà sử dụng anten điều khiển búp sóng

Tên luận án:

Nghiên cứu, thiết kế và thực nghiệm hệ thống định vị vô tuyến trong nhà sử dụng anten điều khiển búp sóng

Ngành:

Kỹ thuật Điện tử Viễn thông

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung nghiên cứu, thiết kế và triển khai thực nghiệm hệ thống định vị vô tuyến trong nhà sử dụng anten điều khiển búp sóng (AÐKBS). Nhận thấy sự cấp thiết của thông tin vị trí trong môi trường trong nhà, nơi các công nghệ định vị toàn cầu như GPS gặp hạn chế về độ chính xác do vật cản và ràng buộc, đề tài hướng tới giải quyết thách thức về giảm độ phức tạp, số lượng trạm, đồng thời tăng cường độ ổn định và chính xác cho hệ thống định vị.

Nghiên cứu đề xuất và phát triển các mô hình hệ thống định vị vô tuyến trong nhà dựa trên AÐKBS tại các dải tần ISM (2,4 ÷ 2,5 GHz và 5,17 ÷ 5,875 GHz). Các mục tiêu chính bao gồm lựa chọn mô hình phù hợp, thiết kế AÐKBS đạt búp sóng hẹp theo phương quét với hiệu suất, hệ số tăng ích và băng thông được cải thiện, dễ chế tạo và tích hợp. Đặc biệt, luận án nghiên cứu phát triển AÐKBS phân cực tròn để nâng cao hiệu năng khi đối tượng thay đổi hướng liên tục, cải thiện băng thông, hiệu suất bức xạ và chất lượng phân cực.

Những đóng góp chính của luận án là đề xuất các AÐKBS mảng pha búp sóng dải quạt hẹp (bốn búp tại 2,45GHz, tám búp tại 5GHz), AÐKBS mảng pha búp sóng dải quạt rộng (bốn búp tại 2,45GHz), và AÐKBS chuyển búp phân cực tròn tại 5,8GHz. Đồng thời, luận án đề xuất các hệ thống định vị ba trạm (dựa trên chuẩn IEEE 802.15.4 tích hợp AÐKBS mảng pha búp sóng dải quạt hẹp) và hệ thống định vị đơn trạm (tích hợp AÐKBS mảng pha búp sóng dải quạt rộng hoặc AÐKBS chuyển búp phân cực tròn). Các hệ thống này đã được thử nghiệm với nhiều phương pháp định vị (giao khoảng cách, giao góc, dấu vân tay) và cho kết quả định vị với sai số cạnh tranh so với các công bố khác trên thế giới.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • Tính cấp thiết của đề tài
  • Những vấn đề còn tồn tại và hướng nghiên cứu của luận án
  • Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
    • Mục tiêu nghiên cứu:
    • Đối tượng nghiên cứu:
    • Phạm vi nghiên cứu:
  • Ý nghĩa khoa học của đề tài
    • Về lý luận:
    • Về mặt thực tiễn:
  • Những đóng góp chính của luận án
    • 1. Đề xuất các AÐKBS
    • 2. Đề xuất các hệ thống định vị:
  • Cấu trúc nội dung của luận án

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VÔ TUYẾN TRONG NHÀ SỬ DỤNG ANTEN ĐIỀU KHIỂN BÚP SÓNG

  • 1.1 Tổng quan về các hệ thống định vị vô tuyến trong nhà
    • 1.1.1 Hệ thống định vị vô tuyến sử dụng anten truyền thống
    • 1.1.2 Hệ thống định vị vô tuyến sử dụng anten điều khiển búp sóng
    • 1.1.3 Kết luận
  • 1.2 Các cấu hình định vị
  • 1.3 Sơ đồ khối chức năng của hệ thống định vị
  • 1.4 Các kỹ thuật định vị
    • 1.4.1 Tham số vị trí
    • 1.4.2 Phương pháp định vị
  • 1.5 Anten và anten điều khiển búp sóng trong hệ thống định vị vô tuyến
    • 1.5.1 Anten và anten mảng
    • 1.5.2 Anten điều khiển búp sóng trong hệ thống định vị vô tuyến

• CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VÔ TUYẾN BA TRẠM TRONG NHÀ

  • 2.1 Giới thiệu chương
  • 2.2 Giải pháp anten điều khiển búp sóng mảng pha dải quạt hẹp
    • 2.2.1 Giải pháp thiết kế anten phần tử lưỡng cực mạch in
      • 1. Anten lưỡng cực mạch in đẳng hướng (LC-ĐaH)
      • 2. Anten lưỡng cực mạch in định hướng (LC-ĐiH)
      • 3. Anten lưỡng cực mạch in sử dụng chấn tử dẫn xạ (LC-DâX)
    • 2.2.2 Thiết kế bộ dịch pha vi dải sử dụng ma trận Butler
      • 1. Ma trận dịch pha Butler
      • 2. Mạch dịch pha sử dụng ma trận Butler 4×4 tại tần số 2,45GHz
      • Bộ chia đôi nguồn vuông pha QPD:
      • Cầu nối chéo (Cossover):
      • Bộ dịch pha cố định 450
    • 2.2.3 Kết quả AÐKBS mảng pha búp sóng dải quạt hẹp
      • 1. AĐKBS sử dụng LC-DâX tại tần số trung tâm 2,45GHz
      • 2. AÐKBS sử dụng LC-DâX tại dải tần 5GHz
  • 2.3. Thực nghiệm hệ thống định vị ba trạm sử dụng anten điều khiển búp sóng dải quạt hẹp
    • 2.3.1 Cấu hình của hệ thống
    • 2.3.2 Thử nghiệm các phương pháp định vị
      • 1. Phương pháp giao khoảng cách
      • 2. Phương pháp giao góc:
      • 3. Phương pháp dấu vân tay:
    • 2.3.3 Kết luận và đánh giá hệ thống
    • 2.4. Kết luận chương 2

• CHƯƠNG 3. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VÔ TUYẾN TRONG NHÀ ĐƠN TRẠM SỬ DỤNG ANTEN ĐIỀU KHIỂN BÚP SÓNG

  • 3.1 Giới thiệu chương
  • 3.2 Giải pháp anten điều khiển búp sóng mảng pha dải quạt rộng
  • 3.3 Giải pháp thiết kế anten điều khiển búp sóng chuyển búp phân cực tròn
    • 3.3.1 Anten phân cực tròn sử dụng kỹ thuật quay tuần tự
    • 3.3.2 Thiết kế anten điều khiển búp sóng chuyển búp phân cực tròn
  • 3.4 Thực nghiệm hệ thống định vị đơn trạm tích hợp anten điều khiển búp sóng mảng pha dải quạt rộng
    • 3.4.1 Cấu hình hệ thống đơn trạm
    • 3.4.2 Thử nghiệm các phương pháp định vị
      • 1. Phương pháp dấu vân tay:
      • 2. Phương pháp ước lượng hướng sóng tới dựa trên thuật toán MUSIC
    • 3.4.3 Kết luận và đánh giá hệ thống
  • 3.5 Thực nghiệm hệ thống đơn trạm tích hợp anten điều khiển búp sóng chuyển búp phân cực tròn
    • 3.5.1 Cấu hình hệ thống
    • 3.5.2 Phương pháp định vị dấu vân tay
      • Kịch bản 1: Khảo sát các trạng thái khác nhau của đối tượng
      • Kịch bản 2: Khảo sát công suất phát của trạm
    • 3.1.1 Kết luận và đánh giá hệ thống
  • 3.6 Kết luận chương 3

• KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN ÁN

• HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN