無線區(qū)域定位算法的優(yōu)化研究與應(yīng)用.pdf

1、無線定位系統(tǒng)是無線通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，因其低功耗、自組織、廉價(jià)性和可快速部署等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于軍事、生活、農(nóng)業(yè)和工業(yè)中。目前學(xué)者們對定位算法開展了大量的研究工作，但查閱到的方法在實(shí)際應(yīng)用中存在誤差累計(jì)、定位精度低、穩(wěn)定性差等問題，所以迫切需求研發(fā)一種實(shí)用性強(qiáng)的高精度定位算法。
　　本文首先綜述和對比無線定位技術(shù)，根據(jù)應(yīng)用場景選擇基于測距的定位算法作為研究重點(diǎn)，分析多種測距技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，給出定位算法性能評估

2、的判斷標(biāo)準(zhǔn)。其次，利用兩步數(shù)據(jù)處理方法減少測距誤差和定位誤差，對節(jié)點(diǎn)定位算法進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)一種2D/3D實(shí)時(shí)濾波平滑跟蹤算法（FSTA），算法具有高的定位精度、好的跟蹤穩(wěn)定性。首先選擇UKF作為濾波方法消除距離中包含的誤差；然后根據(jù)修正后的測距值，使用廣義信賴域子問題算法計(jì)算出定位坐標(biāo)的初始值；最后使用平滑操作對坐標(biāo)初始值進(jìn)一步處理，獲得最后的定位結(jié)果。二維定位情況下，當(dāng)測距誤差的標(biāo)準(zhǔn)差為0.5時(shí)，實(shí)時(shí)定位精度達(dá)到0.44m，F(xiàn)STA算

3、法相比傳統(tǒng)三邊算法定位精度提高約57.7％，相比近年提出的優(yōu)化算法提高約14.3%。仿真實(shí)驗(yàn)證明，所提的FSTA算法具有更高的定位精度和更好的穩(wěn)定性。最后，基于CSS測距技術(shù)和FSTA定位算法，以Nanotron公司的NA5TR1作為射頻芯片，設(shè)計(jì)一款三維實(shí)時(shí)定位跟蹤系統(tǒng)。對定位系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)描述，給出通信過程中各節(jié)點(diǎn)的軟件流程圖。由定位系統(tǒng)的仿真結(jié)果表明，三維定位情況下， FSTA算法的實(shí)時(shí)定位精度可達(dá)0.55m；相比傳統(tǒng)四邊