Vergleich von Filtersystemen in einer CIR-basierten 2-dimensionalen Ortungszelle

Status: laufend
Betreuer: Horst Hellbrück , Sven Ole Schmidt
Student: Wilhelm Werner

Themengebiet

In Industrie 4.0-Anwendungen muss das Produkt viele Male lokalisiert werden. Da manuelle Scans, wie beispielsweise Barcodes, unbequem sind und zu massiven Fehlern führen können, werden in Industriehallen nicht-manuelle Ortungen durchgeführt. In vielen drahtlosen Ortungssystemen wird die Übertragungszeit genutzt, um den Abstand zwischen dem sendenden Anker und dem empfangenden Tag zu bestimmen. Daher ist die Verwendung der Kanalimpulsantwort (CIR) anstelle von mehreren Ankern ein großes Thema in aktuellen Forschungsthemen der Ortung. Hierbei ist die Analyse der Übertragungsumgebung einschließlich Fehlern und Verzerrungen wichtig, da die genaue Lokalisierung des Tags von guten Modellen abhängt.

Details

Ziel ist es, einen 2-dimensionalen rechteckigen Raum zu simulieren. Erstellen Sie in Bezug auf diesen Raum eine positionsabhängige Kanalimpulsantwort, die mit Verzerrungen überlagert wird. Basierend auf diesen Kanalimpulsantworten muss die Position mit Hilfe von Partikelfiltern bzw. Kalman-Filtern geschätzt werden. Neben der Theorie der Signalverarbeitung umfasst dies auch die Kenntnis der Mehrwegeausbreitung und der Kanalimpulsantwort einschließlich räumlicher Aspekte der Raumgeometrie.

  • Eine wissenschaftliche Dokumentation einschließlich des theoretischen und experimentellen Hintergrunds der Szenarien, sowie einer Auswertung der Simulationsergebnisse.
  • Gut dokumentierte Simulationsskripte

Aufgaben

  • Befassen Sie sich mit einer Signalübertragung unter Berücksichtigung der Mehrwegeausbreitung, wie bei Rayleigh- oder Rice-Fading-Kanälen.
  • Entwickeln Sie eine einfache 2-dimensionale Raumgeometrie, in der eine Position mithilfe einer verzerrten Kanalimpulsantwort bestimmt werden kann. (Berücksichtigung der Line-Of-Sight, sowie Reflektionen von erster und zweiter Ordnung)
  • Simulieren Sie Monte-Carlo-basiert verzerrte Kanalimpulsantworten für eine unbekannte Position.
  • Schätzen Sie diese Position anhand von Partikelfiltern und Kalman-Filtern ab.
  • Werten Sie diese Resultate aus und entscheiden Sie anhand einer selbstgewählten Metrik den Filter, der die besten Ergebnisse liefert,

Voraussetzungen

  • Gute Kenntnisse der Matlab-Programmierung
  • Grundkenntnisse in der kabellosen Übertragen (PHY-Layer)
  • Signalverarbeitungskenntnisse wie Partikelfilter oder Kalman-Filter wären wünschenswert
  • Interesse an theoretischen Simulationen
  • Bereitschaft, sich mit der Signalübertragung und -verarbeitung vertraut zu machen
  • Selbstständiges und selbstorganisiertes Arbeiten