基于分簇结构无线传感器网络的高效无源定位方法

针对基于节点通信能力和能量受限的无线传感器网络实现高精度无源定位的问题,首先,在分簇结构网络中,通过折中单个簇的TDOA定位精度和运算复杂度,确定了簇规模;其次,基于直达波环境中TDOA定位误差是按布站GDOP对测量误差放大的原理,提出第一轮定位先使用网内所有节点以RSSI定位方法粗估计目标辐射源位置,并根据各簇在该粗估计位置处的布站GDOP和测量误差估算TDOA定位标准差,第二轮定位选择具有较低TDOA定位估计标准差的部分簇参与TDOA定位,最后将这些簇的TDOA定位结果按估算的定位估计标准差加权平均,求得最终定位解。仿真结果证明该方法有效的去除了冗余节点,实现以半数节点接近使用全部节点的定位精度。      

联合RSSD和TDOA技术的认知协同定位算法研究

在认知无线网络通信中,主用户的位置信息对于认知用户借用信道接入通信具有重要意义,通过协同定位技术来提高定位性能已成为当前认知无线电领域研究热点之一。论文提出了一种基于RSSD/TDOA技术的协同定位算法,该算法适用于对主用户发射功率和主用户信号发射瞬时时间等先验知识未知的应用场景。算法首先通过凸包算法对主用户的位置进行识别,然后再采用RSSD/TDOA协同算法对主用户进行定位,并通过顽健性较强的泰勒级数展开法来提高定位精度。仿真结果表明,论文所提的在认知无线网络中实现对主用户定位的算法相比较而言具有更高的定位精度和时效性。      

无线Ad Hoc网络基于泰勒级数展开的节点定位技术

无线自组织网络（Ad Hoc）节点的位置信息提供路由选择及节点查询等功能。节点信号的到达时间（TOA）、到达时间差（TDOA）、信号到达入射角（AOA）和信号强度的测量值已被用作移动节点相对于参考信标的定位。对Ad Hoc网络节点定位进行了研究,基于所有节点均能提供TOA/TDOA测量值的假定,提出一种仅通过部分有定位能力节点就可计算所有节点在Ad-Hoc网络中位置的方法。在此基础上,使用泰勒级数展开算法和二次WLS估计求解非线性定位方程组,以获得更高的节点定位精度。     

基于TDOA测距模型的SOCP和Taylor混合定位方案

针对无线传感网络WSNs(Wireless Sensor Networks)的定位问题,提出基于TDOA(Time Different of Arrival)测距模型的SOCP(Second order cone programming)和Taylor混合定位方案,记为SOCP+Taylor。SOCP+Taylor方案首先分析了网络可定位性,并结合刚论(rigid),提出了评判节点可定位的条件。然后,建立TDOA测距模型,并用最大似然估计建立距离测量值的最大似然函数,再通过松弛约束理论将非凸优问题转换成凸优问题,引入惩罚因子,进而利用SOCP估计节点位置,并将此节点位置作为泰勒级数展开法Taylor迭代的初始值,最后,利用Taylor估计节点的最终位置。在不同参考节点数目以及变化的噪声环境下对算法进行仿真。仿真结果表明,提出的定位方案具有高的定位精度,定位误差逼近于CRLB,同时分析了惩罚因子对定位精度的影响,并确定了惩罚因子的最佳取值区域。     

非视距误差的TDOA/AOA混合定位算法

在非视距（NLOS）误差时,无线网络的目标定位性能急剧下降。提出一种针对NLOS误差的TDOA/AOA混合定位算法,首先利用量测值多项式拟合的Wylie鉴别算法辨别出具有NLOS误差的基站,根据NLOS附加时延的统计特性估计出附加时延的均值和方差,并重构到达时间差（TDOA）测量值;然后采用基于泰勒级数展开的TDOA/AOA混合定位算法,得出无线网络联合目标定位的位置估计值。仿真结果证实,该方法在存在NLOS误差下能有效提高无线网络的目标定位精度。     

无线传感器网络簇内数据汇聚方法

数据汇聚是降低传感器网络传输能耗的重要手段。分簇传感网数据汇聚通常包括簇内汇聚及汇聚结果传输,现有方案大多关注簇构造或簇内汇聚结果传递到基站的效率。文章提出一种分簇传感网簇内数据汇聚方法,通过位置信息选择代理点,仅与代理点有不同测量值的节点进行数据发送,减少了簇内数据汇聚中的数据传输量。分析与试验表明,与相关方案比较,文章方案簇内汇聚的数据传输量较小,降低了通信开销。     

基于Stackelberg博弈的无线定位网络功率分配方案

针对采用超宽带(UWB)信号进行测距定位的无线协同定位网络,建立目标节点信号发射功率与网络均方位置误差下限的函数关系模型。在目标节点发射总功率受限的情况下,基于Stackelberg模型,结合粒子群算法,对目标节点的发射功率进行优化分配。仿真表明,提出的功率优化分配方案相比功率平均分配方案,使网络均方位置误差下限降低了3%,实现网络定位精确度的提高。     

基于TOA/TD0A的Ad hoc网络无线定位研究

基于802.11b协议,该文针对Ad hoc网络的特点,探讨适合Ad hoc网络的定位方案.用TOA法获得定位中需要的时间测量值,从而得到各信标台的距离差;并对所得信息进行分解、综合,用TDOA法得到移动台的位置估计.这在多点定位时降低了矩阵的阶数,加快了运算速度.在此基础上,用适合于运动对象的扩展Kalman滤波算法对位置估计进行了优化,使得定位精度更加准确.     

同轨双站宽带信号源位置点成像定位算法

针对已知高度宽带信号源的无源定位问题,借鉴SAR成像原理和直接定位法思想,提出一种利用到达差时间(TDOA)和到达频率(FDOA)信息的位置点成像无源定位算法。采样时将观测时间划分为快时间和慢时间,在快时间域估计TDOA,慢时间域估计FDOA。首先分析了同轨双站构型下距离差走动,然后利用观测区域中心位置对观测时间内各脉冲TDOA进行校正,再通过二维傅里叶变换得到TDOA和FDOA,并将联合估计得到TDOA和FDOA通过几何关系映射得到目标位置。仿真实验表明了本文算法的有效性,且不需要进行信号分选和参数配对,适用于观测不可区分多目标辐射源定位问题,具有高精度和超分辨特性。     

一种非视距环境下的椭圆-双曲线混合被动定位技术

在WCDMA网络环境下,提出一种基于单定位台的新型被动式定位技术—椭圆-双曲线混合定位,它利用信号到达时间和(TSOA)与到达时间差(TDOA)完成对目标的定位。在非视距(NLOS)环境下,利用Chan算法估计的目标位置作为迭代初始值,再通过Taylor级数展开法求解定位方程组。仿真结果表明,在NLOS下,该算法性能明显优于Chan算法,近似于采用真实目标位置的Taylor级数展开算法的性能,有较高的实用价值。     

利用单基站对三维运动目标定位与跟踪

该文提出了一种利用单个CDMA基站发射的导频序列对三维运动目标进行定位与跟踪的方法。首先,利用直达干扰信号与目标反射信号的多普勒频移的不同及伪随机序列自相关函数的特点抑制直达分量,估计相对时延;其次,用与Chan(1994)类似的方法初步估计目标位置;最后,根据目标在短时间内的运动可近似为匀速直线运动的特点来改善定位精度,并实现测速。仿真结果证明了该方法的有效性。     

A collaborative location model for cellular mobile position location

In cellular network, several Time Difference Of Arrival (TDOA) location algorithms can be applied to mobile position estimation. However, each algorithm has its own limitations and none of them is proved to be the most reliable one in different channel environments. In this paper Kleine-Ostmann‘s data fusion model is modified and a collaborative location model which incorporates position estimate of two TDOA location algorithms is proposed.Analysis and simulation show that more reliable and accurate mobile position estimation can be achieved based on this model.     

基于DOA-TDOA-FDOA的单站无源相干定位代数解

针对利用单站接收多个外辐射源信号实现目标定位的问题,该文提出一种基于两步加权最小二乘的到达角度(DOA)、时差(TDOA)和频差(FDOA)联合定位代数解算法。首先,在第1步加权最小二乘估计中,通过引入辅助参数,将非线性的角度、时差和频差方程转化为伪线性形式,并利用加权最小二乘得到目标位置和速度的粗估计;而后在第2步加权最小二乘估计中利用辅助参数和目标位置参数之间的约束关系来构造另外一组线性方程,并再次利用加权最小二乘得到目标位置和速度的精确估计。推导了联合角度、时差和频差定位的克拉美罗界。理论分析和仿真结果表明,算法在观测误差较小时的定位误差可以达到克拉美罗界。     

基于正则化约束总体最小二乘的单站DOA-TDOA无源定位算法

针对利用单站外辐射源的目标无源定位问题,该文提出一种联合到达角度和时差信息的正则化约束总体最小二乘(RCTLS)定位算法。首先,将非线性的到达角度和时差的观测方程进行线性化处理,分析了方程系数矩阵可能出现的病态问题,将定位问题建立为RCTLS模型,并采用牛顿迭代方法对模型求解,从而得到目标位置估计。最后,推导了算法的理论误差,并按照均方误差最小的原则推导了正则化参数的最优值。仿真结果表明,算法的定位精度和鲁棒性均优于约束总体最小二乘(CTLS)算法。此外,对系统几何精度因子图的分析表明,目标及外辐射源的位置对定位精度也有影响。     

基于时差序列的多机无源定位算法研究

多站时差序列定位法是一种针对脉冲辐射源的无源定位方法,它是利用短时间内获得的大量时差信息进行定位。文中基于时差序列的定位体制,提出了2个实用的多机定位算法。在目标脉冲波束扫过我方飞行编队的短时间内,将载机位置近似为常值,从而可以使用能够瞬时定位的两步加权最小二乘算法,当测量误差比较大时,采用最大似然法进一步提高定位精度。仿真结果表明,文中提出的基于时差序列的多机定位算法能够达到较高的定位精度,具有很好的工程实用价值。     

基于时差的同类辐射源信号分选定位方法

多站电子侦察系统中,多个观测站接收到的脉冲信号的时差信息可用于信号分选和定位。但当多个参数相近的同类辐射源信号在时域和频域都混叠在一起时,会得到大量虚假时差信息。该文结合目标位置信息场定位法,提出基于时差的同类辐射源信号分选定位方法。该方法首先利用时差窗先验信息,将主站与副站的脉冲进行时差和参数匹配提取同类辐射源的时差信息,然后对得到的所有时差利用目标位置信息场定位法确定目标数目和位置,最后利用定位结果确定真实时差,剔除虚假时差,完成信号分选和目标精确定位。仿真实验验证了该方法的有效性和实用性。     

利用三星时频差的运动辐射源定位与测速方法

针对高轨三星无源定位系统对空中恒定高度运动目标探测的应用场景,提出了一种利用信号到达时差( TDOA)、到达频率差( FDOA)的无源定位与测速方法。详细描述了算法原理、算法处理步骤,利用STK( Satellite Tool Kit)软件结合计算机仿真,分析了时差测量误差、频差测量误差、高程估计误差对定位精度与测速精度的影响。该方法定位精度与测速精度较高,具有一定的工程应用价值。     

对海面远距离运动目标定位跟踪的IMM算法研究

研究了平流层三站测时差无源定位系统对海面远距离运动目标定位与跟踪的滤波算法问题。将IMM滤波器应用到平流层三站测时差定位系统中,采用三模型组合的IMM滤波算法,首先通过时差测量参数计算出粗略的定位结果,接下来采用IMM滤波算法逐步估计出运动辐射源的速度,并修正初始的定位结果,提高定位精度。仿真结果表明,基于IMM滤波器的三站时差定位系统具有较快的收敛时间、较高的跟踪精度和适中的计算复杂度,能够对不同强度的机动目标进行定位与跟踪,很好地解决了三站时差定位系统对海面远距离运动辐射源定位跟踪的算法问题。还提出了利用回归处理的方法进一步提高固定目标定位精度的思想。