消除非視距傳播誤差的移動定位算法研究.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，蜂窩移動通信系統(tǒng)呈現(xiàn)出迅猛發(fā)展的勢頭；網(wǎng)絡(luò)中各種基于移動臺位置的服務(wù)，如公共安全服務(wù)、緊急報警服務(wù)、基于移動臺位置的計費、車輛和交通管理、導(dǎo)航、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)QoS和無線資源管理的改進等，無不與準確定位移動臺的位置有關(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，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，使得移動臺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、素都會使檢測到的各種信號特征測量值出現(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)研究的重點和熱點問題。近年來，各種文獻中已提出一些針對含有NLOS誤差的TOA／TDOA測量值的定位估計方法，主要可分為三種類型： (1)從測量值中去除由NLOS傳播造成的誤差分量，使得經(jīng)過處理的測量值更加接近LOS傳播路徑時的情況，而后選取適當?shù)腖OS定位估計算法對移動臺進行位置估

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

5、是，當傳播環(huán)境未知時，該算法及文獻[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TOA測量值進行濾波處理，通過計算樣本測量值的標準方差判斷出LOS／NLOS環(huán)境后，利用本文提出的滑動窗方法動態(tài)計算NLOS誤差均值，利用有偏卡爾曼濾波重構(gòu)出LOS環(huán)境測量值，然后利用處理過的測量值構(gòu)造TDOA，再采用Taylor序列展開法估計移動臺的位置。通過對該算法在各種不同條件下的