基于TRM的室內(nèi)定位技術(shù)研究.pdf

1、在當(dāng)今信息時(shí)代，隨著無線網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的深入發(fā)展，室內(nèi)定位成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。然而，現(xiàn)有的室內(nèi)定位精度無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的定位需求。因此，提高室內(nèi)定位精度將是首要的、具有挑戰(zhàn)性的工作。
　　大量研究表明，造成室內(nèi)定位精度低的主要原因是室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境下嚴(yán)重的多徑效應(yīng)引起信號(hào)衰落。眾所周知，時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡(Time Reversal Mirror, TRM)能夠充分利用室內(nèi)的多徑效應(yīng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的精確定位，但其高精度定位的前提是需要已知傳播信道

2、模型，如果能夠找到一種方法來提前預(yù)測(cè)室內(nèi)環(huán)境信息，那么室內(nèi)定位精度將會(huì)有很大地提高。因此，本文給出了一種基于TRM的室內(nèi)定位方法—FMM-TRM方法。該方法將快速行進(jìn)方法(Fast Matching Method, FMM)與TRM相結(jié)合，首先通過改進(jìn)FMM算法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出室內(nèi)環(huán)境模型，然后利用TRM技術(shù)定位室內(nèi)終端目標(biāo)。本文主要工作包括：
　　(1)對(duì)FMM算法進(jìn)行三種不同的改進(jìn)，通過理論與仿真研究，分析了三種不同的室內(nèi)信道模型預(yù)

3、測(cè)方法，通過對(duì)比選取最優(yōu)的方法應(yīng)用于室內(nèi)定位。在電磁學(xué)中，室內(nèi)信道模型的參數(shù)主要是由物體的介電常數(shù)與電導(dǎo)率決定的，主要影響信號(hào)的傳播時(shí)間，而主要影響信號(hào)的強(qiáng)度值。由于FMM算法是通過渡越時(shí)間(Time Of Flight, TOF)差來進(jìn)行模型估計(jì)，使用的是時(shí)間變量，所以，本文將通過計(jì)算分布來預(yù)測(cè)室內(nèi)環(huán)境模型。
　　(2)將FMM算法與TRM技術(shù)相結(jié)合，形成FMM-TRM室內(nèi)定位方法。設(shè)置大小為7.2m×7.2m的二維室內(nèi)區(qū)域，將

4、該空間均勻劃分成長dx為0.003m的網(wǎng)格，每一步所需時(shí)間dt為2.5E-12秒。圍繞室內(nèi)環(huán)境設(shè)置200個(gè)環(huán)形天線，并設(shè)置四個(gè)發(fā)射源依次發(fā)射高斯脈沖信號(hào)來迭代更新室內(nèi)環(huán)境模型，源位置分別為源一(3.60m,3.60m)、源二(3.60m,5.10m)、源三(2.28m,2.82m)、源四(4.86m,2.82m)。在這樣的條件下，進(jìn)行仿真研究并對(duì)比分析了FMM-TRM方法與未知環(huán)境下TRM方法的定位結(jié)果，仿真結(jié)果表明，常規(guī)TRM方法定位

5、精度約為72.19cm，而FMM-TRM方法的定位精度約為2.20cm，相比之下精度提高了30多倍，極大地提升了無線室內(nèi)定位的性能，進(jìn)一步驗(yàn)證了FMM-TRM室內(nèi)定位方法的有效性及優(yōu)越性。
　　(3)對(duì)FMM-TRM室內(nèi)定位方法性能進(jìn)行了進(jìn)一步仿真分析，包括穩(wěn)定性、可行性以及定位效率。
　　FMM-TRM室內(nèi)定位方法通過室內(nèi)信道模型預(yù)測(cè)算法FMM與時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡定位技術(shù)TRM相結(jié)合，結(jié)合了各自的優(yōu)點(diǎn)。不但估計(jì)出接近實(shí)際環(huán)境的信道