[01167960]高精度定位与高效可靠通信组网关键技术及应用

本项目属于信息技术领域。 高精度定位、高速数据传输与高效可靠组网技术是解决5G领域和现代海洋领域中“定不准”、“传不快”等卡脖子难题的关键途径,本项目在国家863计划、国家自然科学基金和山东省重点研发计划等项目的支持下,开展并突破了应用于5G领域的基于毫米波的精确定位与高速数据传输技术以及应用于现代海洋领域的水下无线数据高速传输与高效可靠组网技术,做出了原创性贡献。 1.基于毫米波的高精度定位技术。利用毫米波频段的高时间分辨率和高多径分辨率优势,分别提出基于波束成形的60GHz脉冲高精度直接定位方法以及基于重构算法和能量检测的60GHz脉冲高精度指纹定位方法;创建了毫米波视距非视距识别方案,提高了非视距环境下的定位精度。高精度测距与定位技术成果应用于无人机侦查与定位系统中,提高了无人机主动安全控制、自主防碰撞控制的能力。 2.基于毫米波的高速数据传输技术。发明了最优和次优两种发射天线选择方案,有效降低信号处理复杂度;提出通信中断概率性能分析方法,使中断概率减小到0.01%;提出功率分配优化机制,攻克了通信高能耗的问题。开发了基于STDMA的链路调度方案,该方案在确保一定的时隙分配公平性的前提下有效的利用了毫米波信号的空间特性,扩大了毫米波系统的吞吐量。成果应用于无人机协作通信,通信中断概率和能耗均大幅降低。 3.水下无线数据高速传输与高效可靠组网技术。针对水声通信无法传输大量图像和视频数据,提出一种光声融合的无线传感网,利用光通信实现近距离高速传输、利用声通信传输控制命令及节点定位,通过定向光传输及多跳机制实现光通信远距离传输;节点间可根据通信信道状况自适应选择通信模式。搭载了光声切换模块后,节点间平均传输速率由30Kbps提高到1Mbps;节点生存期大大提高;传输同样数量的数据,采用光声融合模式的节点能耗为仅采用声通信模式的节点能耗的不足5%。 本成果获授权专利多项,发表了高水平SCI/EI收录论文,得到多位IEEE Fellow等国际权威专家的引用和高度评价。 本成果填补了国内多项技术空白,综合技术达到了国际先进水平。为森林防火、公安反恐、海洋监测、遥感测绘、水产养殖、农业生产等领域的发展提供了有力的支撑,提高了科技竞争力并取得了良好的经济效益。