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蜂窝网络中基于TDOA的无线定位算法研究

作　者: 章娜
导　师: 王平
学　校: 南昌大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 无线定位到达时间差非视距传播混合定位
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 62次
引　用: 1次
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内容摘要

近年来,随着无线通信技术的迅速发展,蜂窝网络无线定位技术的研究也逐渐成为热点,吸引了众多研究者的关注。为此,本文针对提高蜂窝网络移动台定位精度这一核心问题,以TDOA定位技术为重点,从基本TDOA定位算法和混合定位算法方面进行了深入的研究。论文主要做了以下工作:首先,本文调研了蜂窝网络无线定位方法、信道模型和定位精度评估指标,给出了TDOA双曲线方程组的数学模型,对各基本的TDOA定位算法做了调研工作,并分别在理想信道环境和实际信道环境下对算法进行评估和误差分析,总结了各算法的优缺点,为后面的改进算法做好铺垫工作。其次,本文分析了NLOS误差对算法定位精度的影响,并基于NLOS误差对原算法进行修正。修正后的算法采用校正因子的方法,通过逐步的迭代,从而消除非视距误差的影响。仿真结果表明,在非视距环境下,该算法比原算法能达到更高的定位精度。然后,本文总结了基于TDOA/AOA混合定位方法的思路。并在基于Chan氏算法的TDOA/AOA混合定位算法的基础上,研究了一种简化的多算法协同定位方法,实现Chan氏算法和Taylor序列展开法定位结果融合,并应用到TDOA/AOA混合定位估计中。在实际信道环境下,仿真结果表明,改进后的算法有效地提高了定位精度。最后,本文对已经完成的工作进行了总结,并列出一些需深入研究的问题,对以后的研究方向做出了展望。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章绪论  8-13
  1.1 课题研究的目的和意义  8
  1.2 无线定位技术及其分类  8-10
  1.3 无线定位技术的发展及国内外研究现状  10-11
  1.4 本论文主要研究内容  11-13
第2章无线定位简介  13-19
  2.1 无线定位方法  13-16
    2.1.1 基于到达时间(TOA)的定位方法  13-14
    2.1.2 基于到达时间差(TDOA)的定位方法  14-15
    2.1.3 基于到达角度(AOA)的定位方法  15
    2.1.4 基于接收信号强度(RSS)的定位方法  15
    2.1.5 GPS辅助定位(A-GPS)  15-16
    2.1.6 TDOA定位方法的优势  16
  2.2 影响无线定位精度的原因  16-19
    2.2.1 非视距传播  17
    2.2.2 其他定位误差来源  17-19
第3章基于TDOA的无线定位算法  19-35
  3.1 TDOA双曲线模型  19-20
  3.2 基于TDOA的经典算法  20-25
    3.2.1 定位问题的最小二乘(LS)表示  20-21
    3.2.2 Chan氏算法  21-22
    3.2.3 Taylor算法  22-23
    3.2.4 SI算法  23-24
    3.2.5 Fang算法  24-25
  3.3 定位精度的性能评价指标  25-27
    3.3.1 RMSE与CRLB  26
    3.3.2 圆/球误差概率(CEP/SEP)  26
    3.3.3 几何精度因子(GDOP)  26-27
  3.4 COST259信道模型  27-28
  3.5 基本定位算法的性能仿真  28-33
    3.5.1 算法在高斯噪声环境下的仿真  28-31
    3.5.2 算法在COST259信道环境下的仿真  31-33
  3.6 本章小节  33-35
第4章 NLOS环境下误差的抑制和算法的改进  35-47
  4.1 NLOS环境下的TDOA误差分析  35
  4.2 NLOS误差鉴别  35-38
    4.2.1 Wylie鉴别方法  36-37
    4.2.2 残差分析判决方法  37-38
  4.3 NLOS误差抑制和消除  38-40
    4.3.1 Wylie方法  38-39
    4.3.2 残差加权算法  39-40
  4.4 NLOS环境下基于TDOA定位的改进的算法  40-46
    4.4.1 算法描述  40-42
    4.4.2 算法的性能仿真  42-46
  4.5 本章小节  46-47
第5章基于TDOA/AOA的混合定位方法研究  47-58
  5.1 单一定位技术的局限性  47
  5.2 TDOA/AOA混合定位法  47-48
  5.3 基于Chan氏算法的TDOA/AOA混合定位算法  48-51
    5.3.1 仿真实验  49-51
    5.3.2 仿真结论  51
  5.4 一种改进的TDOA/AOA混合定位算法  51-57
    5.4.1 仿真实验  54-56
    5.4.2 仿真结论  56-57
  5.5 本章小节  57-58
第6章结论与展望  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-63
攻读学位期间的研究成果  63

蜂窝网络中基于TDOA的无线定位算法研究

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