Wall Compensation for High Resolution Ultra-wideband Obstructed Localization. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.
|
PDF
Thesis_Iya.pdf Download (4MB) | Preview |
Arabic Abstract
من أفضل خصائص الإشارة ذات التردد الطيفي فائق الاتساع (UWB) هو قدرتها على اختراق الجدران والحواجز وهذه القدرة تأتي من الجزء ذي التردد الطيفي الأقل من الإشارة. على الرغم من ذلك إلا إن مرور هذه الإشارة (UWB)من خلال هذه الحواجز ينتج عنه اضمحلال وبطء وتشتت للإشارة وهذا يدل على تأثير المرور من خلال المواد. في هذا العمل سنعرض تعويض الجدار وذلك للتصوير من خلال الجدار وتحديد المواقع وتصميم جهاز الاستقبال, وذلك من خلال تمييز مرور الموجة ذات التردد المماثل ل (UWB) من خلال العديد من مواد البناء. قياسات الإرسال والانعكاس في نطاق التردد(Frequency domain) ستنفذ باستخدام محلل أنظمة متجه (Vector Network Analyzer) في النطاق الترددي من 1-18 جيجا هرتز لدراسة تأثير الجدار من خلال قياس دالة النقل نتيجة لادخال الحاجز (insertion transfer function) والمعطاة كنسبة الموجتين المقاستين في وجود وعدم وجود الجدار.تم قياس معامل العزل(dielectric constant) و خسارة النشر (propagation loss) من (insertion transfer function) وذلك باستخدام تقنيات تحليل الإشارة. في هذا العمل تم اعتبار جدران داخلية نموذجية مصنوعة من الزجاج والخشب والجبس. تم أيضا اعتبار جدران من طبقتين ومن ثلاث طبقات. تم مقارنة النتائج من الإرسال والانعكاس مع تلك الموجودة في البحوث السابقة. علاوة على ذلك فقد استخدمت النتائج في تقدير الموقع الدقيق والصحيح لهدف ما يقع خلف الجدار وذلك باستخدام ثلاث طرق وتحديدا (constant amplitude and delay) و (frequency dependent data) و (data fitting). وقد أشارت النتائج لقبول نسبي للتعويض الناتج عن تأثير الجدار للثلاث طرق. يمكن استخدام النتائج المستخلصة من هذا العمل في تصميم خوارزمية فعالة لتقدير موقع الهدف او للتصوير او تطبيقات تحديد المواقع من خلال الحواجز. أيضا هذه المعلومات مفيدة لنمذجة القناة (channel modeling)وتحليل ميزانية الرابط (link budget analysis).
English Abstract
One of the interesting properties of an Ultra-wideband (UWB) signal is its ability to penetrate walls and obstacles which comes from the lower frequency components of the signal. However, as the signal propagates through these obstacles, it gets attenuated, slows down, and gets dispersed, which indicates the effect of the propagating medium. In this work we demonstrate wall compensation for through-wall imaging, localization and communication receiver design purposes by first characterizing wave propagation through various building materials in UWB frequency range. Frequency-domain transmission and reflection measurements are performed using a Vector Network Analyzer over a frequency range of 1 – 18 GHz to examine wall effects. This is done by measuring the insertion transfer function given as the ratio of two signals measured in presence and absence of the wall. The dielectric constant and propagation loss are extracted from the measured insertion transfer function using signal processing techniques. The work considers typical indoor walls like glass, wood, and gypsum. Double layer walls and three layer walls are also investigated. Results from transmission and reflection measurements are compared with each other and with literature. The results obtained are then further used to estimate and correct the position accuracy of a target object located behind the walls using three proposed methods namely; constant amplitude and delay, frequency dependent data, and data fitting methods. The obtained results indicated relatively acceptable measure of wall compensation for the three methods. Results from such work provide insight on how to develop algorithms for effective target position estimation in imaging and localization applications. They are also useful data for channel modeling and link budget analysis.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Subjects: | Engineering Electrical |
| Department: | College of Engineering and Physics > Electrical Engineering |
| Committee Advisor: | Muqaibel, Ali Hussein |
| Committee Members: | Landolsi, Mohamed Adnan and Iqbal, Sheikh Sharif |
| Depositing User: | MOHAMMED IYA NURUDDEEN (g200803420) |
| Date Deposited: | 08 Jun 2011 07:09 |
| Last Modified: | 01 Nov 2019 15:29 |
| URI: | http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138446 |