一种基于单次散射体定位的TOA/AOA混合定位算法

为了降低非视距(Non-Line-of-Sight,NLOS)误差对定位精度的不利影响,提出了一种基于散射体定位的到达时间(Time of Arrival,TOA)/到达角(Angle of Arrival,AOA)混合定位算法.假设各基站(Base Station,BS)接收的多径信号都经历了散射体单次散射,首先利用...     

蜂窝无线网中的写作定位算法研究

在蜂窝无线网络中,单基站定位是最简单易行的定位方法,其需要利用基站测量移动终端信号的到达时间(TOA,time of arrival)和到达角(AOA,Angle of Arrival)信息.但是非视距(NLOS,Non Line of Sight)误差是影响定位精度的主要原因,为了抑制NLOS对定位精度的影响,提出了一种利用移动终端和中继节点之间的协作信息来提高定位精度的算法.该算法通过处理基站测量的TOA/AOA信息,以及移动终端到中继节点的TOA信息,利用中继节点与MS间的协作信息对估计的位置进行修正.仿真分析结果表明,在单基站蜂窝网中,提出的算法不仅整体提高了系统定位性能,而且在MS距离基站比较远的情况下,提出的协作定位算法的定位精度比现有的算法有明显提高.     

基于角度重构和差分飞行时间的室外多站定位

针对当前室外定位基站和目标之间的信号收发不同步,以及非视距(Non-Line of Sight,NLOS)环境下定位困难的问题,提出了一种基于角度重构和差分飞行时间(Time of Flight,TOF)的室外NLOS多站定位方法。首先,基于单次散射模型给出了一种关于散射体波达角(Angle of Arrival,AOA)的粗略重构方法,再利用多径信号的差分TOF并结合模型中目标、散射体、基站之间的几何位置关系构建定位方程;然后,结合先验信息添加约束区间并结合定位方程将定位问题转化为最小二乘优化问题,并利用列文伯格-马奈尔特法(Levenberg Marquardt,LM)算法进行初始解算得到基站到目标的初始估计距离;最后,将每个基站的距离估计结果进行联合多边定位得到最终目标位置。仿真结果表明,该方法利用多个基站能在室外NLOS环境中实现较高定位精度。     

抑制蜂窝网定位中测量值NLOS误差的两种算法研究

本文基于对NLOS误差特点的分析,把两种改进的卡尔曼滤波器算法应用于蜂窝网无线定位的TOA(Time of Arrival)测量值消除NLOS(Non-Line of Sight)误差预处理上。它们分别针对NLOS误差的特点,从不同角度考虑,降低了TOA测量值中的标准测量误差和NLOS误差,恢复出的测量值可以较精确的逼近真实的到达时间。从而有效减少了测量值的NLOS误差,再使用普通的不考虑NLOS误差消除的定位算法来计算移动台的位置,就可以达到较高的精度。     

RSS协助的ray-tracing室内定位算法

针对室内定位,当信号受到非视距(non-line-of-sight, NLOS)和多径传播的影响时,本文提出一种接收信号强度(Received Signal Strength, RSS)协助的Ray-tracing室内定位算法,改进已经提出的基于虚拟基站方法的信号到达时间 (Time of Arrival, TOA)和信号到达角度(Direction of Arrival, DOA)室内无线信号Ray-tracing模型,利用信号RSS测量值优化算法,实现TOA、DOA和RSS协同定位,提高室内多径及非视距环境下,无线定位的精度,降低算法复杂度,提高算法处理信号多重散射的能力并降低了对基站的依赖性适用环境更为广泛。首先通过RSS得到信号源可能存在的位置,随后利用Ray-tracing原理并使用虚拟基站,将非视距路径定位问题转化为视距路径定位问题,利用TOA和DOA对直射、透射、反射和绕射情况进行分析建模,最后使用最小二乘法对可能的位置进行筛选,得到信号源的最终位置。仿真结果表明,本算法较改进前拥有更高的定位精度。      

三维空间统计信道的空时参数AOA和TOA分析

针对在均匀散射体分布以及空间对称的3-D室内移动通信环境,细化了对于基站（BS,Base Station）以及移动台（MS,Mobile Station）端空间角度的研究。对在指向性天线覆盖下的室内微小区移动通信环境下,模型能估计多径衰落信道的重要空时信道参数,如波达信号在水平面以及竖直平面上的信号到达角度（AOA,Angle of Arrival）以及到达时间（TOA,Time of Arrival）。数值仿真结果与2一D多径衰落信道对比表明本模型的信道参数估计结果符合理论和经验,扩展了3一D空间统计信道模型的研究和应用。     

基于CFR虚拟阵列天线的AOA室内定位

准确地估计信号的到达角（Angle Of Arrival,AOA）为实现在室内高精度定位提供了可能,为了能够准确地估计室内多径信号的AOA,并提取出直射路径的AOA信息进行定位,本文提出一种利用信道频率响应信息（Channel Frequency Response,CFR）扩展阵列天线的亚米级室内定位系统.首先,采集CFR信息进行AOA和信号到达时间（Time Of Arrival,TOA）的联合估计;其次,提出了一种基于AOA和TOA二维聚类信息的直射路径识别算法;另外,还提出了可视环境（Line Of Sight,LOS）以及非可视环境（Non Line Of Sight,NLOS）的识别算法,可以准确的判断出当前接收机相对发射机是处于LOS还是NLOS环境;最后,利用现有的三天线Wi-Fi设备在室内进行了测角以及定位测试,实验结果表明本文提出的定位系统在室内LOS和NLOS环境下分别可以达到中值误差为0.8m,1.3m的定位精度,可用于室内高精度定位.     

NLOS环境下移动台位置与速率估计

NLOS (Non-line of Sight)误差是定位中的主要误差来源,直接影响了定位的精度 。在MIMO（Multiple Input Multiple Output）系统中,基于NLOS信道模型的定位方法成为 解决NLOS定位误差问题的利器。基于此提出一种新颖的几何方法,仅采用两条NLOS路径就可 计算MS(Mobile Station)的位置,并且只需要利用单个基站便可完成MS的定位,克服了基站 数目过少无法准确定位MS的缺陷。在此基础上,还给出了最小二乘与最大似然算法利用多条 NLOS路径来改善定位精度的方法,并利用它对NLOS环境下运动的MS进行定位跟踪。理论分析 和仿真结 果都证明该定位方法在NLOS环境中对MS定位的有效性与精确度。     

基于B-LM圆环模型的NLOS信息约束单基站定位算法

针对当前室外蜂窝网多基站定位需要基站之间时间同步、数据同步的要求,以及NLOS环境造成的非服务区基站的信号可测性问题,该文提出基于B-LM圆环模型的NLOS信息约束单基站定位算法。首先根据散射体、目标和基站间的几何位置关系以及NLOS多路径信息构建定位方程,然后将定位方程转化为最小二乘优化问题,之后基于LM算法海森矩阵修正思想和拟牛顿2阶偏导构造思想提出B-LM算法,保证算法收敛于最优解,以得到目标位置。仿真结果表明,所提单基站定位算法能在宏蜂窝NLOS环境实现较高的定位精度。     

一种基于卡尔曼滤波的UWB定位算法

文中提出了一种基于卡尔曼滤波的UWB(Ultra Wide Band)定位算法,先用卡尔曼滤波算法对信号的到达时间测量值进行处理,以消除TOA(Time Of Arrival)测量值中的NLOS(Non.Line of Sight)误差,再对经过处理的TOA测量值进行TOA定位,理论分析和计算机仿真实验都表明:该方法的定位误差性能优于单纯的TDOA定位方法,具有较强的实用价值.     

NLOS环境下几种TOA定位算法的性能比较

通过测量基站3条或更多不同路径的来自移动站的信号到达时间,可以对移动站进行定位。然而信号的非视距传输却极大地影响了TOA定位算法的定位精度,不同的定位算法在不同的条件下获得的定位精度也不同。对几种TOA定位算法(包括最小均方算法、近似最大似然估计算法、残差加权和残差检测算法)在非视距环境下的性能进行仿真,根据仿真结果,在实际应用中可以针对不同的环境选择最合适的定位算法。     

Geometrical statistical channel model arisen from scatterers around the mobile with an inverted-parabolic spatial distribution

In this paper,firstly presented a geometrically based statistical channel model with scatterers that are with an inverted parabolic spatial distribution around mobile station(MS) within a circle wherein the base station(BS) and MS are included.This paper proposed a technique to simply derive probability density functions(PDFs) of angle of arrival(AOA),time of arrival(TOA) and Doppler spectra to characterize the outdoor macrocell and microcell environments by employing various distances between BS and MS,or different size of circular region.Employing this channel model,we analyze the impacts of a directional antenna at BS with the main-lobe width 2 on the fading and the Doppler spectra.     

基于参数重构的非直达波混合定位算法

在蜂窝无线定位中,非视距(non-line-of-sight,NLOS)误差是影响定位精度的主要因素之一,故如何减轻NLOS误差影响是无线定位研究的热点。本文针对NLOS环境下的定位问题,提出基于参数重构的混合定位算法。首先利用波达角（angle-of-arrival,AOA）重构方法重构直达波AOA,随后充分利用AOA的重构结果,以最大似然估计法迭代估计直达波的波达时延（time-of-arrival,TOA）,最后利用这两个重构后的参数以视距（line-of-sight,LOS）混合定位方法估计出移动台的位置,以实现NLOS环境下的单基站定位,并获取较高的定位精度。这种方式无需视距与非视距识别,改进了传统的单目标参数重构模式。仿真结果验证了该算法的有效性。      

基于散射体信息的双基站定位

该文基于单次散射移动通信模型,利用双基站测得的多条散射路径的到达时间(TOA)和到达角度(AOA)进行定位,提出了一种非直达波条件下的高精度移动定位算法,仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于雨衰雪衰影响的空间信道统计模型

针对某些特殊的移动通信环境中信号的到达角度( TOA)、到达时间( AOA)等信道参数估计的复杂性,提出一种基于散射体均匀分布室外统计信道模型。该模型将树木中的树冠层作为散射体呈均匀分布在移动台与基站周围的椭圆形区域内,通过树冠层在雨雪环境中的相对介电常数来分析降雨降雪量对信号传输带来的影响,可以方便地估计出此室外微小区的空时信道参数,如AOA概率密度分布函数、TOA概率密度分布函数以及到达角度/到达时间( AOA/TOA )联合概率密度分布函数。仿真结果表明,信号的到达时间TOA以及到达角度AOA随着降雨降雪量的增大而增大,尤其当降雪量增大使得树冠层相对介电常数达到4.5时,信号的传输将被阻塞。该模型的信道参数估计结果符合理论与经验,扩展了移动无线通信信道模型的研究与应用。