基于VMD分解和小波阈值去噪的时差估计算法

为了提高时差定位算法的精度,提出了一种基于VMD分解和小波阈值去噪的时差估计算法。通过VMD分解将信号分解成若干个分量,再利用小波阈值去噪对各个分量进行去噪,最后将信号重构进行互相关得到信号的时延值。仿真结果表明,该方法优于直接小波阈值去噪的时差参数估计算法,具有更高的准确度和稳定性。     

超宽带室内定位无线时钟同步设计与实现

为解决基于到达时间差(TDOA)的超宽带(UWB)室内定位系统中不同定位基站的本地时钟不同步问题,设计并实现了一种单区域定位的无线时钟同步方式,并在此基础上进行了多区域定位无线时钟同步的扩展.首先利用UWB定位基站和待定位节点之间的无线通信,获取各基站的时间戳数据,之后服务器端的时钟同步模块利用该时间戳数据和基站位置数...     

基于交通灯的高精度车辆定位技术

针对现有车辆定位技术定位精度低、成本高等缺陷和不足,结合可见光通信技术无需安装额外信号源、无电磁干扰、无频谱许可等优点,提出了一种基于交通灯的信号到达时间差（Time Difference of Arrival,TDOA）车辆定位技术。该定位技术利用交通灯作为定位信号源,根据可见光信号到达接收机的时间差确定车辆的位置,并利用平面旋转方法解决了交通灯与接收机的非共面问题,从而提高了车辆的定位精度。实验结果表明,该技术计算简单、实现成本低,可以实现较高精度的实时定位,满足智能交通系统对车辆定位的要求。     

TDOA定位系统基站时差估计技术的仿真研究

针对TDOA定位系统基站失去严格同步后定位误差增大的情况,提出了一种基于地理位置时间差GTD的基站时差估计方法.通过在定位网络内部署位置已知的定位辅助单元LAU,测量失去严格同步的定位基站之间的相对时差RTD,用于校准TDOA测量值,使TDOA误差减小到基站严格同步时的误差水平.设计并实现了系统仿真模型,通过仿真验证了采用该技术可减小TDOA系统定位基站的时钟飘移造成的定位误差,并分析了各种信号参数对RTD测量误差的影响.     

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。     

一种基于可靠度估计的到达时间差滤波方法

由于硬件资源、应用环境等条件限制,各接收站采集的信号中不可避免存在噪声,因此,高精度的到达时间差测量仍极具挑战。文中给出了一种基于可靠度的信号到达时间差滤波方法,在一段时间内采集多组信号,对各组信号进行独立的时差测量和可靠度估计 ;根据可靠度估计滤波算法,滤除低于预设可靠度阈值的测量时差,降低不确定时延导致的误差,提高...     

基于飞行理论萤火虫算法的TDOA与GROA定位机制

节点定位是无线传感器网络中最为关键的一项技术。针对无源定位的问题,提出一种到达时间差(TDOA)和到达信号增益比(GROA)联合定位算法,并且采用飞行机制的萤火虫算法(GSO)来求得最终结果。结合TDOA和GROA定位模型,引入辅助变量将方程伪线性化,然后采用修正两步加权最小二乘算法(TSWLS)来进行求解。并且在不影响收敛速度和精度的前提下,采用带有飞行机制的GSO算法来寻求目标定位的最优解,克服粒子群算法易陷入局部最优的缺点。仿真结果表明,该算法相比较TDOA算法而言,定位精度提高了23 dB,并且具有相对较高和较稳定的定位精度。     

基于超宽带技术的井下人员定位系统

针对目前常用的井下人员定位技术存在传输距离短、抗多径效应差、定位精度低等问题,采用基于到达时间差的超宽带定位技术,提出了一种井下人员定位系统。该系统通过多个定位传感器发送测距信号,井下人员携带的目标节点接收信号并进行处理后回传给定位传感器,主定位传感器通过WiFi网络接收定位传感器发送的测距信息,并通过有线以太网发送至定位服务器来实现井下人员实时定位,有效提高了井下人员定位精度。     

机器学习助力基于优化理论的TDOA无源定位

信息社会无线通信技术迅速发展并被广泛应用,各个领域对信号辐射源的定位需求显著提升,基于到达时间差（time difference of arrival,TDOA）的定位方法是无源定位技术中应用较为广泛的一种。近年来,机器学习领域发展迅速,为无源定位技术提供了新的思路和方法。通过比较各类无源定位方法,首先探讨TDOA无源...     

基于互相关时间延迟估计的心音源定位方法

提出一种用于正常噪声环境下的心音源定位方法。利用3个传感器同步记录胸前3个位置的心音信号,对自动识别出的心音成分采用互相关法,估计同一心音源发出的信号到达2个传感器的时间延迟。利用时间延迟和传感器坐标确定心音源在传感器连线上的投影点坐标,由投影点与心音源的关系定位心音源。实验结果显示,对于采集到的健康人心音信号,利用该方法可以定位第一心音源。     

TDOA-DR组合车辆导航定位系统研究

针对自主导航小车在区域行驶中的定位问题,研究了TDOA-DR组合导航定位算法。通过对基于到达时间差(TDOA)的双曲线导航原理的分析,采用了基于超声波传感器的多基站双曲线定位系统。并在此基础上,对TDOA-DR组合导航系统的结构和算法进行研究和仿真分析。仿真结果表明:TDOA-DR组合导航系统能够在区域内提供厘米级精度的连续车辆位置信息,满足区域高精度定位的需求。     

修正的UKF滤波时差定位算法

为了降低到达时问差(TDOA)测距在非视距(NLOS)传播环境中的误差,提出了在强跟踪无迹卡尔曼滤波(UKF)基础上改进的算法.在状态发生突变时,给预测协方差矩阵加入次优渐消因子;对NLOS误差进行正负判断,利用整体偏移法修改滤波增益,但估计协方差矩阵不做改进,以免出现不收敛.实验结果表明:该算法不仅能有效地抑制突变带来的影响,也能高效地消除NLOS误差,提高了NLOS传播的到达时间差定位精度.     

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.     

基于非同步采集方式小型声源定位系统设计

利用非同步采集设备,通过广义互相关(GCC)时延估计算法,估算出通道间的相对时延;对非同步采集方式产生的时延误差进行软件补偿;利用基于到达时间差(TDOA)声源定位算法的双步定位特性,估算出声源的位置.分别设计了四元均匀线阵系统和四元平面十字阵列系统对以上方法进行验证,系统能够较准确地实现对声源方位的估计.     

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TDOA定位机制的无线传感器网络节点设计

介绍了一种具有到达时间差(TDOA)定位机制的基于数字信号处理器(DSP)的无线传感器网络节点。它包括TMS320F2812DSP,512 kB的SRAM,2.4 GHz波段的无线收发模块、音频信号收发模块及电源管理模块等。节点通过测量RF同步信号与音频信号的TDOA来测量节点间的间隔距离,并采用互相关时延估计算法来实现节点定位。实验数据表明:该节点最远测距距离超过25m,角度误差小于3.7%。     

基于AUPF的TDOA几何定位跟踪算法研究

使用无源时差（TDOA）定位技术确定无人机等小型辐射源目标的位置是当前研究的热点,针对时差定位算法较为复杂的实际情况,推导了时差双曲线的几何解,并提出了一种基于自适应无迹粒子滤波（AUPF）技术的移动目标定位跟踪方法。通过仿真对该方法在不同场景的应用效果进行了验证,进一步比较分析了算法的定位精度。结果表明,基于自适应无迹粒子滤波的时差几何定位跟踪算法可以在多种情况下较好地拟合出目标真实运动轨迹,实现对运动目标的定位跟踪,同时拥有更低的定位误差和更高的轨迹包容度,使用该方法可以显著提高对非合作移动辐射源目标的位置估计性能。     

加权最小二乘联合遗传算法的无源定位

针对复杂环境下运动通信辐射源的无源定位,闭式解方法对于时频差模型中的测量噪声敏感且存在定位均方根误差较大问题.为了改善大观测误差下的定位性能,本文提出一种加权最小二乘联合遗传算法的递推式混合TDOA/FDOA定位方法.该方法首先利用已知站点观测大量时频差数据并建立误差模型,基于模型对定位过程中的多组时频差序列进行数据处理;其次通过加权最小二乘求解目标位置的初始值;然后采用改进的遗传算法在初始值的基础上通过多组时频差序列不断迭代、递推求解,修正位置坐标;最后利用位置估计和频差模型完成对目标速度估计.仿真结果表明,本文定位算法相比于经典两步加权最小二乘法具有更低的均方根误差,在大观测误差下能保持较高精度.同时相比于其他混合定位算法收敛速度快,可以有效减少计算量.     

Iterative constrained weighted least squares estimator for TDOA and FDOA positioning of multiple disjoint sources in the presence of sensor position and velocity uncertainties

Sensor position and velocity uncertainties are known to be able to degrade the source localization accuracy significantly. This paper focuses on the problem of locating multiple disjoint sources using time differences of arrival (TDOAs) and frequency differences of arrival (FDOAs) in the presence of sensor position and velocity errors. First, the explicit Cramér–Rao bound (CRB) expression for joint estimation of source and sensor positions and velocities is derived under the Gaussian noise assumption. Subsequently, we compare the localization accuracy when multiple-source positions and velocities are determined jointly and individually based on the obtained CRB results. The performance gain resulted from multiple-target cooperative positioning is also quantified using the orthogonal projection matrix. Next, the paper proposes a new estimator that formulates the localization problem as a quadratic programming with some indefinite quadratic equality constraints. Due to the non-convex nature of the optimization problem, an iterative constrained weighted least squares (ICWLS) method is developed based on matrix QR decomposition, which can be achieved through some simple and efficient numerical algorithms. The newly proposed iterative method uses a set of linear equality constraints instead of the quadratic constraints to produce a closed-form solution in each iteration. Theoretical analysis demonstrates that the proposed method, if converges, can provide the optimal solution of the formulated non-convex minimization problem. Moreover, its estimation mean-square-error (MSE) is able to reach the corresponding CRB under moderate noise level. Simulations are included to corroborate and support the theoretical development in this paper.     

基于Cricket传感器网络室内定位系统的设计与实现

在高精度传感器网络室内定位系统中,基于到达时间差的定位系统得到了越来越普遍的研究。以Cricket传感器为载体,根据射频和超声波信号的传输特性以及信标布局的特点设计了一种改进的通信机制,不但提高了传感器网络通信质量的而且也降低了传感器节点的能量消耗。并提出了一种与传感器工作机制相关且误差限制在1 cm以内的计算距离的方法;最后根据信标节点与接收器之间的几何关系,实现了满足室内环境下接收器移动性需要的位置计算算法。