消除非視距傳播誤差的移動(dòng)定位算法研究.pdf

1、無線定位在軍事和民用技術(shù)中己獲得了廣泛應(yīng)用。隨著CDMA等蜂窩網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，近十年來，蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)呈現(xiàn)出迅猛發(fā)展的勢(shì)頭；網(wǎng)絡(luò)中各種基于移動(dòng)臺(tái)位置的服務(wù)，如公共安全服務(wù)、緊急報(bào)警服務(wù)、基于移動(dòng)臺(tái)位置的計(jì)費(fèi)、車輛和交通管理、導(dǎo)航、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)QoS和無線資源管理的改進(jìn)等，無不與準(zhǔn)確定位移動(dòng)臺(tái)的位置有關(guān)。 蜂窩定位技術(shù)主要有：COO，TOA，TDOA，AOA，GPS以及上述幾種技術(shù)的混合等，本文通過分析比較各種定位技術(shù)的

2、優(yōu)缺點(diǎn)，選擇其中與電波傳播相關(guān)的TDOA技術(shù)為定位技術(shù)。通過研究TDOA定位技術(shù)雙曲線模型的Fang算法和Taylor序列展開法的特性和仿真，提出一種控制Taylor序列展開法不收斂情況的方法。仿真結(jié)果表明，該方法可以有效控制Taylor序列展開法不收斂的情況，減少迭代次數(shù)，提高運(yùn)行效率。 在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中由于非理想的信道環(huán)境，使得移動(dòng)臺(tái)和基站之間多徑傳播、非視距(NLOS)傳播普遍存在，在CDMA網(wǎng)絡(luò)中，還普遍存在多址干擾，這些因

3、素都會(huì)使檢測(cè)到的各種信號(hào)特征測(cè)量值出現(xiàn)誤差，從而影響定位精度。非視距傳播是影響定位精度的主要因素之一，抑制和消除NLOS誤差的影響是目前無線定位技術(shù)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)問題。近年來，各種文獻(xiàn)中已提出一些針對(duì)含有NLOS誤差的TOA／TDOA測(cè)量值的定位估計(jì)方法，主要可分為三種類型： (1)從測(cè)量值中去除由NLOS傳播造成的誤差分量，使得經(jīng)過處理的測(cè)量值更加接近LOS傳播路徑時(shí)的情況，而后選取適當(dāng)?shù)腖OS定位估計(jì)算法對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行位置估

4、計(jì)；(2)增加定位算法對(duì)含有NLOS誤差測(cè)量值的魯棒性，降低受NLOS傳播影響的基站在定位估計(jì)算法中的權(quán)重，來達(dá)到提高定位精度的目的；(3)識(shí)別出測(cè)量值中無NLOS誤差的測(cè)量值，并利用其采用適當(dāng)?shù)乃惴ㄟM(jìn)行定位估計(jì)。 本文主要對(duì)第一種類型的NLOS誤差消除和抑制算法進(jìn)行研究，對(duì)其中的Wylie算法和文獻(xiàn)[15]算法進(jìn)行深入分析，并提出一種改進(jìn)的NLOS誤差消除算法。仿真結(jié)果表明，該算法在傳播環(huán)境信息先驗(yàn)的情況下有良好的定位性能。但

5、是，當(dāng)傳播環(huán)境未知時(shí)，該算法及文獻(xiàn)[15]算法的性能都將顯著下降，因此應(yīng)用范圍也受到一定的限制。最后研究卡爾曼濾波在無線定位領(lǐng)域的應(yīng)用，使用卡爾曼濾波對(duì)TOA測(cè)量值進(jìn)行濾波處理，通過計(jì)算樣本測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)方差判斷出LOS／NLOS環(huán)境后，利用本文提出的滑動(dòng)窗方法動(dòng)態(tài)計(jì)算NLOS誤差均值，利用有偏卡爾曼濾波重構(gòu)出LOS環(huán)境測(cè)量值，然后利用處理過的測(cè)量值構(gòu)造TDOA，再采用Taylor序列展開法估計(jì)移動(dòng)臺(tái)的位置。通過對(duì)該算法在各種不同條件下的