TDOA/AOA数据融合定位算法

基于非视距传播（NLOS）环境下的几何结构单次反射统计信道模型,提出了到达时间差/电波到达角（TDOA/AOA）数据融合定位算法。利用TDOA定位算法和AOA定位算法分别估算移动台（MS）位置,然后利用数据融合方法确定MS位置。仿真结果表明,本文算法在NLOS环境下有较高的定位精度,性能优于TDOA定位算法和AOA定位算法。     

一种NLOS环境下的TDOA/AOA定位算法

在LOS环境下,Chan算法有着较好的定位精度,基于Chan算法的到达时间差/到达角(TDOA/AOA)算法比Chan算法有了进一步提高。但是在NLOS环境下,这些算法的精度都将大大下降,由于AOA的测量值有较大误差,TDOA/AOA方法的精度甚至低于Chan算法。并且这些算法的主要缺点是在第一次加权最小二乘法(WLS)中把移动台的横坐标、纵坐标与移动台到服务基站的距离作为三个相互独立的变量,忽略了三者之间的相关性,因此要进行第二次WLS才能得到定位结果,且最终的解为二值根。对误差的均值和方差进行了估计,修正了TDOA与AOA测量值,用Kalman滤波算法对AOA的值进行了估计,利用移动台坐标与AOA之间的关系将三个变量简化为一个,只需一次WLS即可求得唯一解,减少了计算量,消除了根的模糊性。仿真结果表明,该方法简单,计算量小,有较高的定位精度和较好的稳健性,性能优于Chan算法和基于Chan算法的TDOA/AOA算法。     

基于MPS的移动台混合定位方法

移动通信系统中,针对移动台的定位精度问题,提出基于MPS的混合定位方法.该方法引入一个专门处理目标用户地理位置信息的辅助系统,该系统不仅收集来自GPS的关于目标用户的位置信息,同时收集来自基站的位置信息.对信息加工整理后,再把最终的定位结果提交给用户.通过改进的Chan算法,有效降低了NLOS传播的误差影响.该方法兼顾了GPS的高精度和TDOA快速定位的优点,Matlab的仿真结果表明,该定位方法能够提高Chan算法在NLOS影响下的定位精度.     

基于DOA和TDOA的井下定位算法研究

针对目前井下定位系统对环境变化敏感、定位准确度较低的问题,介绍了基于DOA和TDOA的井下定位算法。该算法利用TDOA算法的高精度化和DOA算法的高信号角度分辨率,以DOA和TDOA算法中各自方向角度的加权平均作为信号角度,结合用TDOA算法得到的位置半径计算出移动终端坐标。仿真结果表明,该算法在复杂的环境中能够取得较稳定的性能,且定位精度较高。     

基于遗传算法和模拟退火算法的TDOA定位技术

提出一种基于遗传算法与模拟退火算法的TDOA定位估计算法,该算法通过对求解定位坐标计算时的最大似然函数进行求解,实现了利用所有TDOA测量值对移动台的定位估计。该算法采用实数编码,自适应交叉率和变异率实现遗传算法的全局搜索,引入模拟退火的Boltzmann机制,解决遗传算法容易陷入局部最优的问题。实验结果表明,该算法定位精度高、收敛速度快。     

基于改进双向测距到达时间差定位算法的超宽带定位系统

针对传统无线定位技术在室内定位精度不高的问题,设计实现了一种基于超宽带（UWB）技术的室内定位系统。首先,提出了定位服务器与移动端APP实时交互的系统结构,解决室内移动人员自主定位与导航的问题。其次,在双向测距（TWR）算法中增加一条无线电信息以减小时钟偏移引起的测距误差,从而提高算法性能。最后,将通过到达时间差（TDOA）定位算法得到的双曲面方程组进行线性化处理后结合Jacobi迭代法完成求解,避免了使用标准TDOA定位算法难以直接解算的情况。经测试,该系统在楼道房间等场景中能稳定工作且定位误差控制在30 cm以内,相比基于WiFi、蓝牙等技术的定位系统在定位精度上提高了10倍左右,能够满足在复杂室内环境中的精确移动定位需求。     

基于SRUKF的TSOA/TDOA单站跟踪技术研究

阐述了蜂窝网系统中单台定位设备TSOA/TDOA被动式新型混合定位技术的原理.利用TSOA/TDOA混合定位的数学模型建立系统观测方程,采用受随机加速影响的匀速运动状态模型,描述了移动台的位移和速度.在此基础上推导了基于平方根无迹卡尔曼滤波的跟踪算法,并通过仿真实现了对移动台位置和速度的同时跟踪.仿真结果表明,与扩展卡尔曼滤波及无迹卡尔曼滤波算法相比,平方根无迹卡尔曼滤波算法的跟踪性能更优.     

基于Chan氏算法和文化算法的协同定位

提出一种到达时间差(TDOA)定位方法,利用Chan氏算法进行初始定位估计,将估计结果作为经验知识存储于信念空间中,采用文化算法求解定位估计中的最大似然函数,获得最佳估计坐标值,从而实现对移动台的最终定位估计。历史知识的引入能有效避免陷入局部最优值,并改善算法的定位精度。仿真实验结果表明,该方法性能稳定、定位精度高、收敛速度快。     

基于小波变换的场强定位算法

利用服务基站与移动台之间的场强测量值来进行移动台位置估计,并从场强信号传播模型和定位算法出发,提出了一种基于小波变换的改进场强定位算法。通过小波变换来修正传播误差,然后利用LS算法进行定位。仿真结果表明,该基于场强的移动台定位方法在一定程度上提高了定位精度,定位效果明显优于Chan算法、LS算法、Taylor算法。     

基于BP神经网络的混合定位算法

为弥补独立采用GPS或基于基站定位方法的不足,并消除非视距传播的影响,提出一种基于BP神经网络的混合定位算法。利用BP神经网络对到达时间差(TDOA)和GPS测量值中的非视距传播误差进行修正,使用TDOA/GPS算法进行定位。仿真结果表明,在单独使用TDOA或GPS方法无法定位时,该算法能够实现移动台的精确定位。     

基于手机信号定位的地震灾害搜救系统研究

基于对手机信号定位技术的研究,设计了一种地震灾害中浅掩埋人员的搜救定位系统。采用TDOA/AOA混合定位算法进行两次定位,主动诱发并探测被掩埋人员随身携带手机发射的信号对该人员进行定位。阐述了系统应用到的关键技术,并对TDOA/AOA混合定位算法在实际搜救环境下进行了仿真,验证了采用该算法的可行性。该系统为灾害救援中的人员定位难题提供了一种新的解决方案,使得对大面积灾害现场被掩埋人员准确而快速的定位成为可能。     

基于广义互相关算法的时延估计

在无线电定位技术中,AOA、TOA、TDOA是目前最有发展潜力的蜂窝系统移动台定位技术。定位中对时间差估计的精度要求非常高,测量精度越高,由其引入的定位误差就会越小。传统的广义互相关算法在实际的噪声环境中产生的时延估计误差较高。在此基础上,对时延估计采用了基于周期互谱密度和互功率谱的广义互相关算法进行研究,改进了传统的广义互相关算法。仿真结果表明改进的时延估计算法在恶劣信道环境影响下表现出了相对较好的鲁棒性。     

基于BP神经网络的蜂窝无线定位算法

为了解决最小二乘法需要测量数据的先验信息来构造协方差矩阵的问题,提出了基于BP神经网络的蜂窝无线定位算法。该算法融合了移动基站提供的AOA、TOA和TDOA测量值来实现移动台的定位,利用神经网络较快的学习特性和逼近任意非线性映射的能力,使其适用于复杂的多径环境。同时充分利用了定位的冗余和互补信息有效地减小了非视距传播的影响。对基于BP神经网络的定位系统性能进行了仿真,结果表明,基于BP网络的蜂窝无线定位算法消除了定位模糊和基站非理想分布对定位精度的影响,在复杂的多径环境下能够有效地提高定位精度。     

基于改进变尺度法的超宽带定位新算法

针对传统定位算法收敛速度慢的问题,结合超宽带通信具有时间分辨率高的特点,在到达时间差(TDOA)定位模型的基础上,采用基于Armijo步长的变尺度法(DFP)对目标节点进行初始定位,进一步在初始位置处以泰勒级数展开算法得到目标节点的最终位置,实现超宽带(UWB)通信系统精确定位。实验结果表明,采用改进变尺度法的初始坐标修正算法,不仅能够降低定位优化算法对于初始坐标的要求,而且在测量时间准确的前提下,相比传统最速下降法平均定位精度有7倍的改进,整个算法具有好的定位精度和定位效率。     

一种基于模糊BP神经网络的TDOA定位算法

提出了一种以TDOA量测作为网络输入,定位目标三维空间坐标估计值作为网络输出的模糊BP神经网络定位算法。描述了基于模糊神经网络进行定位的模型结构以及关于BP神经网络待调整参数的递归学习算法。通过仿真实验,分析了输入层节点数目和模糊If-then规则数目对定位精度的影响并将提出的算法与CRLB进行了比较。     

基于脉冲星的航天器定位算法

为了提高脉冲星空间定位精度和减少计算量,提出了一种新的脉冲星定位算法。该算法先用三颗脉冲星产生脉冲模糊点,再引入新的脉冲星消除脉冲模糊点直到脉冲整周数唯一。然后,采用TDOA定位技术消除航天器时钟的漂移。最后,利用最小二乘算法提高空间定位精度。实验结果表明,在半径为300 000 km的球形试探范围内,该算法处理时间小于4 ms,能较好地满足实时性的要求,并具有较高的定位精度。     

OFDM系统中基于BP神经网络的定位算法

为了减小正交频分复用(OFDM)系统中多径干扰对定位精度的影响,提出一种基于后向传播(BP)神经网络的定位算法。该算法采用多重信号分类(MUSIC)算法估计OFDM信号首径的到达时间(TOA),再计算出到达时间差(TDOA),然后利用BP神经网络对其进行修正,最后使用Chan算法确定移动台的位置。在多径环境下对算法进行仿真,仿真结果表明该算法能够有效地降低多径干扰的影响,性能优于最小二乘(LS)算法、Chan算法和泰勒算法。     

复杂信号环境下的辐射源定位技术

简述了辐射源定位技术的作用、发展方向以及各种基本定位方法的优缺点。介绍了一种基于TDOA和DD进行定位的新型定位方法;该方法利用辐射源信号到达两架飞机的时间差(TDOA)和时间差的变化率(DD)来对该辐射源进行定位。     

多站时差无源定位传感器网络优化

在可移动无源传感器网络中,观测器与目标的相对几何关系对定位精度有重要影响。为提高对运动目标的定位跟踪精度,提出一种基于时差无源定位几何稀释精度的移动平台实时布站方法。首先推导出二维时差无源定位方法下的带有基线长度和基线偏角的GDOP表达式,将其作为目标优化函数,使用加权离散搜索优化算法求解网内各观测器每一时刻的最佳观测位置,并在此最佳位置对目标进行量测,完成目标运动分析。该方法通估计和优化相结合实现移动平台无源传感器网络的实时优化部署,仿真证明该算法一定程度上解决了时差无源定位算法的定位模糊问题,提高了对运动目标的跟踪精度。