NLOS环境下TDOA/AOA混合定位算法研究

在CDMA的网络环境下,TDOA/AOA混合定位算法能够比Chan算法有较高的定位精度。然而随着AOA测量误差精度的下降,定位精度逐渐下降,甚至低于Chan算法的定位精度。本文在传统的TDOA/AOA混合定位算法加入校正因子,通过逐步迭代的方法,逐渐消除NLOS对TDOA测量值的影响,从而获得比传统TDOA/AOA混合定位算法更高的定位精度。仿真表明：在各种环境下,特别是非视距环境下该方法能够显著提高定位的精度,并且运算量增加较少。     

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RBF神经网络的TDOA/AOA定位算法

为了减小NLOS传播的影响,提出基于RBF网络的TDOA/AOA算法。利用RBF神经网络对NLOS传播的误差进行修正,使用TDOA/AOA算法进行定位。仿真结果表明该算法减小了NLOS传播的影响,在NLOS环境下有较高的定位精度,性能优于TDOA/AOA算法、Taylor算法、Chan算法和最小二乘(LS)算法。     

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。     

基于贝叶斯推理的TDOA/AOA定位算法

在视距(LOS)环境下,到达时间差(TDOA)和电波到达角(AOA)定位技术可以获得较高的精度,而在非视距(NLOS)环境下,无法得到良好的定位效果.在非理想信道环境下,蜂窝基站和移动终端之间存在多径传输和NLOS传播的问题,这些因素均会影响定位精度.构建LOS和NLOS传播条件下的实际信道环境模型来研究信号的测量误差特性,利用贝叶斯推理的方法对AOA测量值进行估计,从而有效消除附加噪声的干扰.仿真结果表明,在NLOS环境下,该算法的定位性能优于单纯的TDOA和TDOA/AOA算法.     

一种新的星载TDOA/FDOA/AOA联合定位算法

针对双星时频差定位体制在星下轨迹附近区域存在定位盲区的问题,提出一种单星二维干涉仪测向（AOA）与双星到达时差（TDOA）/到达频差（FDOA）联合定位方法。采用更精确的WGS_84地球模型,通过构造子空间基矢量恒等式以及地球表面约束获取联合观测的伪线性定位方程,实现了双星TDOA/FDOA/AOA联合高精度定位。在相同场景下将时频差定位算法和提出的联合定位算法进行比较,仿真结果表明该算法可缓解时频差定位盲区缺陷,星下轨迹附近区域的定位精度可至少提升两倍以上。     

混沌优化算法在TDOA定位中的应用研究

为了解决TDOA定位估计中遇到的非线性最优化问题,提出了一种联合使用Chan算法和混沌优化算法的混合定位算法。针对TDOA方式进行最佳坐标搜索的问题,本文所设计的基于Chan算法的的混沌搜索方法,提高了算法的收敛速度和性能。仿真结果表明,该算法性能稳定,能找到逼近全局最优点的解,相对于Chan算法精度更高,相对于遗传算法在保证收敛性能的前提下有更快的收敛速度。     

TDOA/AOA数据融合算法在铁路场景下的定位应用

在铁路场景下,基于通信的无线网络定位技术中的定位误差主要来自系统测量误差,且参与定位的基站数目有限。文中结合TDOA算法和AOA算法中系统测量误差在定位误差中影响的互异特性,并利用铁轨路径方程,采用TDOA/AOA数据融合算法,有效地减小了系统测量误差带来的定位影响,提高了定位精度。在仿真实验中,用定位均方根误差作为评价指标,对TDOA算法、AOA算法和TDOA/AOA数据融合算法分别在不同条件下进行仿真分析。结果表明,在铁路场景下,本算法的定位均方根误差要小于TDOA算法和AOA算法,即该数据融合算法具有更好的定位性能。     

基于遗传算法的TDOA/AOA定位系统的最优布站算法

摘 要：推导了TDOA/AOA混合定位算法产生的定位误差的克拉美－罗下界,提出了利用遗传算法（GA）寻找规定平面区域内的TDOA/AOA定位系统最佳布站策略的方法,其所遵循的最佳布站原则是使得定位的目标空间的定位误差的克拉美－罗下界的平均值最小。文中对GA的站点位置编码和适应度函数的选择进行了研究,在此基础上提出了基于GA的寻优布站算法。并对基于GA的寻优布站算法在不同情况下进行了仿真实验。     

蜂窝网中的chan定位算法的性能分析

对蜂窝网中基于到达时间(TOA)/到达时间差(TDOA)的定位算法进行了分析和研究,重点介绍了Ghan定位算法在二维空间的应用.通过均方根误差(RMSE)与克拉美-罗(CRLB)下界的比较,分析了理想环境中Chan定位算法的性能.还通过实际测量,采用TOA双程测距方式得到TOA测量值,对Chan定位算法在实际测量中的性能进行了验证.实验仿真以及实际验证的结果表明算法在理想环境和实际测量中容易实现,而且定位精度相对较高.     

TDOA/AOA混合定位方案中的UKF算法

针对CDMA无线定位系统中的“听力”问题,在CDMA无线系统中建立到达时间差/到达角度(TDOA/AOA)混合定位方案模型。针对常用滤波算法的性能改善问题,提出无迹卡尔曼滤波(UKF)算法解算定位方程,并结合设定环境对算法进行Matlab仿真。与常用EKF算法的比较表明,在TDOA/AOA混合定位方案中,UKF算法具有更好的收敛性和精度。     

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。     

基于卡尔曼滤波的TDOA/AOA混合定位算法

提出了一种利用两次卡尔曼滤波实现非视距环境中TDOA/AOA混合定位方法。根据类正态分布密度曲线是最小二乘意义下对指数分布密度曲线的最优拟合的思想建立TDOA误差模型,先利用卡尔曼滤波对TOA测量值进行预处理以消除NLOS误差,再把经过预处理的TOA测量值输入到卡尔曼滤波器来实现TDOA/AOA混合定位。仿真结果表明,该方法的定位误差性能明显优于单纯的TDOA定位方法以及服从指数分布误差模型下的TDOA定位方法。     

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UWB/AOA/TDOA的WSN节点三维定位算法研究

为了将二维定位算法AOA和TDOA拓展成三维定位算法,文中提出了一种基于AOA/TDOA和UWB传输技术的WSN节点三维定位算法。该算法采用二维的AOA测角算法测量未知节点与信标节点之间的角度,采用TDOA算法测量未知节点与信标节点之间的距离,在测角、测距的过程中采用UWB通信技术来传输探测信号,使得探测信号具有较高的时间分辨率,从而提高测角、测距精度,最后基于文中提出的待测节点三维坐标计算方法求解出待测节点的三维坐标。为了验证算法的有效性,在Matlab软件中进行了仿真实验。结果表明：新算法定位精度相比于AOA算法、TDOA算法都有大幅度提高。理论和实践皆表明：新算法具有较高的定位精度,能够满足未知节点在三维空间中的定位需求。