基于散射自由程随机重采样的光量子定位方法

为了解决量子信号受散射环境干扰，导致定位误差波动大且定位稳健性差的问题，提出了一种基于散射自由程随机重采样的光量子定位方法。基于蒙特卡罗思想建立散射模型，结合环境信息和符合计数结果构建散射自由程矩阵。对散射自由程序列进行重采样，计算不同光源各时间分组下相对距离误差，以此动态选择光源，并实现对目标物体的位置估计。实验结果表明，所提方法定位误差为厘米级，且定位误差在0.12 m内的置信概率达90.57%。     

多照明区域协作的室内可见光定位

考虑室内存在障碍物遮挡及背景光和反射光干扰 较强的实际定位场景,提出了一种基于多照明区域 协作的LED可见光室内定位方法。本文方法引入多照明区域联合定位思想,利用分布于室内 不同区域的LED 发出的参考信号估计定位节点到各LED的信号传输时间差,构造协作定位距离估计目标函数 ,并通过非线 性最小二乘(NLLS)算法获得定位目标的位置估计。将提出的定位算法在10m×3m的空间区域中进行定位仿 真,在5W LED照明、双区域协作条件下,获得了平均定位误差7.41 cm的定位精度。结果表明:提出的协 作算法不仅提高了室内定位精度和系统应用的普适性及鲁棒性,而且有效地解决了室内可见 光定位存在的遮挡效应;此外,对动态定位追踪也有一定的效果。     

小波分析法解决无线定位跟踪问题

无线定位中,信号的非视距传播（NLoS）很大程度上决定了移动台的定位精度,而小波分析理论在信号处理中有较为明显的优点,提出了一种在蜂窝网络中非视距环境下对移动台（MS）的定位及跟踪算法。利用小波变换对信号的分解和重构,实现了对TDOA测量值误差的修正,再利用经典Chan算法对移动台位置进行估计,配合相应的距离门限值对移动台的位置进行跟踪定位。仿真结果表明,该算法能够有效地实现对移动台位置的静态定位和动态跟踪,并明显优于同等环境下经典算法的仿真结果,有效提高了定位精度。     

基于 WIFI 无线区域定位的精确度影响因子研究﹡

在室内这种特定环境下,无线信号在传播过程中会发生 NLOS 和 LOS 传播,由此产生定位误差。主要在 WIFI 无线网络环境下对室内定位精确度的影响因子 NLOS 和 LOS 进行研究,并在室内环境下的对信号传播模型进行建模。通过仿真定位环境,分析推导出在影响因子强度不同的室内环境下的两种影响因子消减优化算法 BRBF 和 V-OBTL 以及这两种优化算法在定位中的精确度,以此提出在不同影响因子环境中以及采用不同采样方式下的提高定位精度的方法。     

基于白光LED的室内行走目标三维定位方法

为了解决现有可见光室内动态目标定位方法中出现的阴影遮蔽、保密性差、光源能耗量大且相互干扰等实际问题,提高定位精度,提出一种基于白光LED的室内行走目标定位方法。分析了室内行走特点,建立基于固定的复眼接收器、SiO2透明地板和光束位移的定位模型,对两处最优复眼透镜进行虚拟直射变换,实现行走目标的三维定位。该方法仅用单一LED发射器即可精确定位,节省了大量能耗。同时,有效缩短了光束传播距离,提高了光功率,具有良好的保密性和泛化性。实验表明:动态目标定位方法监测位置误差率能够限制在3.5%以内;当对5个以上行走目标定位时,若相邻接收器间距与接收器覆盖半径相等,则定位精度最高。     

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。     

基于神经网络的超宽带视距传播时间重构

在室内环境下,针对传统的基于到达时间、到达时间差和信号强度的定位算法受多径和非视距的影响不能满足定位精度需要的问题,提出了一种利用超宽带信号,由神经网络重构出视距传播距离,再利用Taylor算法进行目标定位的方法。结果表明对于训练数据和非训练数据,该方法的定位均方根误差都在1 m以下,能有效提高定位精度。     

基于Wi-Fi的动态室内定位方法

针对目前动态室内定位方法定位精度不足，研究基于Wi-Fi的动态室内定位方法。该方法利用传感器采集Wi-Fi的RSS(received signal strength，接收信号强度)指纹信号后，使用改进非均值滤波算法去除RSS指纹信号的干扰噪声，以不含干扰噪声的RSS指纹信号作为基础，使用基于指纹子空间匹配动态室内定位方法，计算不同阶段RSS指纹覆盖向量、汉明距离以及欧式距离等，得到若干个动态室内定位估计值，再使用峰值密度聚类算法对若干个动态室内定位估计值进行估计，获取估计值中可信的估计位置，即动态室内定位结果。实验结果表明：该方法不仅可有效去除RSS指纹信号含有的干扰噪声，还可对动态室内目标进行准确定位，定位误差仅为-1～0.5 m，定位精度较高。     

雾环境下非视距散射光通信最佳链路分析

基于概率论和随机迁移理论,建立多次散射随机模型,采用蒙特卡洛方法仿真分析了辐射雾条件下,不同的通信距离条件时,近红外信号光在大气传输信道中传输的路径损耗与能见度之间的关系,指出在给定的通信距离以及给定的系统发送端发送仰角和发送光束束散角,接收端接收仰角和接收视场角等几何参数下,会存在一个能见度使得在这个能见度条件下信号光传输的损耗最小。在通信距离、能见度给定的情况下,针对大气散射通信几何构架中的各个参数的改变都会对非视距大气散射光通信链路路径损耗产生影响,通过模型仿真,提出辐射雾环境下最优化通信链路几何构架。仿真中采取808 nm 波长的激光二极管(LD)作为光源。     

尾流气泡对脉冲激光时间展宽的研究

为了研究气泡对激光的时间展宽问题,采用米氏光散射理论,对气泡的光散射特性以及多次散射效应进行了理论分析,并开展了实验研究,得到了气泡在不同距离时后向光散射信号波形。结果表明,气泡对激光脉冲的传输有明显的影响,导致了脉冲激光在时间上的展宽,信号展宽的宽度随距离近似呈二次曲线变化。     

基于反向学习策略的自适应花授粉接收信号强度指示室内可见光定位

为提高大型室内场所的定位精度,提出一种基于改进自适应花授粉算法的接收信号强度指示(RSSI)可见光定位方案。利用固定在屋顶呈网格型排布的LED发送位置信息,接收端采用基于反向学习策略和自适应花授粉算法的RSSI定位方法实现精确定位。传统花授粉算法具有易陷入局部最优、缺乏变异机制等缺点,利用反向学习策略可使初始种群分布更加均匀,通过提高种群多样性可使算法跳出局部最优;采用有利于全局广泛搜索的自适应移动因子提高收敛速度。在100 m×100 m×100 m大型室内场所的一层100 m×100 m×10 m的空间中,考虑热噪声和散射噪声干扰的情况,经过多次仿真可得,相比于传统定位算法,随机灯排布下采用改进花授粉的RSSI算法的定位误差小于±1 cm;采用网格型灯排布结合改进定位算法的室内可见光定位系统时,定位精度得到明显提升,定位时间大幅缩短。该方案具有定位精度更高、计算速度更快、工作稳定等优点。     

Robust Indoor Positioning Provided by Real-Time RSSI Values in Unmodified WLAN Networks

The positioning methods based on received signal strength (RSS) measurements, link the RSS values to the position of the mobile station(MS) to be located. Their accuracy depends on the suitability of the propagation models used for the actual propagation conditions. In indoor wireless networks, these propagation conditions are very difficult to predict due to the unwieldy and dynamic nature of the RSS. In this paper, we present a novel method which dynamically estimates the propagation models that best fit the propagation environments, by using only RSS measurements obtained in real time. This method is based on maximizing compatibility of the MS to access points (AP) distance estimates. Once the propagation models are estimated in real time, it is possible to accurately determine the distance between the MS and each AP. By means of these distance estimates, the location of the MS can be obtained by trilateration. The method proposed coupled with simulations and measurements in a real indoor environment, demonstrates its feasibility and suitability, since it outperforms conventional RSS-based indoor location methods without using any radio map information nor a calibration stage.     

面向车载激光雷达光源应用的窄脉冲驱动技术

随着目前车载激光雷达技术发展日渐成熟,为了提高探测精度及探测距离,对激光光源的窄脉冲、高峰值光功率指标要求也随之提高。提出了一种针对激光光源的窄脉冲驱动技术,包括理论分析、参数仿真、试验验证。具体从电路原理进行参数分析,并通过理论建模进行不同参数下的仿真,从仿真结果确定各元器件参数及选型,经过多轮试验验证并优化电路布线及布局,最终实现了窄脉冲驱动。经过装机验证,该窄脉冲驱动技术可以驱动激光光源实现窄脉冲(3ns)、高峰值光功率(80W)光电指标,整机装机应用后,可以提高整机的探测精度及探测距离。     

融合神经网络和指纹的可见光定位算法研究

针对人们对室内定位需求的不断提高,以及现有室内定位算法定位精度不高等问题,提出了一种融合神经网络和可见光指纹的室内高精度定位算法。该算法利用反向传播神经网络(BPNN)确定待测目标的粗略位置,并以其预测坐标和最大误差作为约束条件,进行指纹匹配以确定待测目标精确位置。仿真结果表明,该算法平均定位误差为1.5cm,具有一定的应用价值。     

Photon Acceleration of Laser-plasma Based on Compton Scattering

The one-dimensional electron density disturbance is studied by using the inelastic collision model of the relativity electron and photon group, the relativity theory, the momentum equation and the continuity equation, which is generated by a driving laser pulse and scattered laser pulse propagating through a tenuous plasma, and the electron density disturbance is closely associated with the incident laser and scattering laser. The electron plasma wave（EPW）is formed by the propagation of the electron density disturbance. Owing to the action of EPW, the increasing of the frequency of the photons in the incident laser pulses that there is a distance with the driving laser pulses is studied by using optical metric. The results show that it is possible that the photon will gain higher energy from the EPW when photon number is decreased and one-photon Compton scattering enters, the photon will be accelerated.     

基于位置敏感探测器的组合导航技术研究

为了减小现有小型旋翼类无飞机飞行过程中卫星/惯性组合导航系统的制导误差，提高其导航系统定位精确度，提出2维位置敏感探测器激光制导与机载卫星/惯性组合导航系统结合的新型导航系统方案。该系统利用1064nm红外脉冲激光作为引导光源，采用中间飞行段卫星/惯性导航、末端飞行段激光照射制导结合的方式，进行了理论分析和对比实验验证。结果表明，在室外飞行环境和室内强、弱、正常光照飞行环境下，该系统始终保持较高的定位精度和结果一致性；相对比其它现有制导方式，该系统的探测频率始终保持5kHz、定位精度始终保持其圆形概率误差处于0.10m数量级，取得了较好的定位实验结果。该系统具有鲁棒性强、电路简单、探测灵活、高速精确的特征，对无人机末端制导具有重要意义。     

TOA/RSS混合信息室内可见光定位方法

为提高室内定位精度,提出一种基于混合到达时间/接收信号强度(TOA/RSS)信息的定位方法。针对室内可见光定位中存在的多径效应造成的定位非线性误差,引入前置无迹卡尔曼滤波的粒子滤波算法,将TOA信息与RSS信息相融合,达到修正非线性误差的目的。然后综合考虑接收端惯性传感参数,对接收端进行运动分析,提升估算坐标的精度。在长宽均为5 m、高度为3 m的室内进行定位仿真,在12 W发光二极管(LED)发射功率下,所提方法获得了平均定位误差为2.02 cm的定位精度。仿真结果证明,所提定位方法的定位性能总体优于指纹定位方法和三边定位的RSS定位方法,具有较强的鲁棒性和较低的定位延迟。     

基于遗传算法优化BP神经网络的可见光定位

采用接收信号强度(RSS)方法的室内可见光定位 ,因受多径效应及噪声的影响,对距离估计不准确, 定位精度不高。为提高定位精度,本文提出了一种采用遗传算法优化BP神经网络(GA-BP) 的距离估计方法。 先通过遗传算法优化BP神经网络的初始权值,经过优化后的BP神经网络收敛速度快,不易 限于局部最优。 再利用GA-BP神经网络对收发端之间的距离进行修正,使其接近于真实距离。最后使用最 小二乘法解算待 定位点坐标,同时在不同定位范围和不同定位位置下,与传统RSS加权质心方法的可见光定 位结果进行对 比。仿真结果表明,在5m×5m×3m的定位场景中,平均定位误差可以达到0.642 cm。与传统RSS加权质 心方法相比,平均定位精度提高了约96.4%。且在不同定位范围和不 同定位位置下,平均定位误差稳定在 毫米级,尤其不随定位范围的扩大而扩大。有效地提高了室内定位精度和系统应用的普适性 。     

激光脉冲水下传输时域展宽的蒙特卡罗模拟

建立蒙特卡罗模型模拟光子的水下传输,研究了激光脉冲水下传输后时间扩展特性,分析了传输距离、光接收面尺寸等系统参数以及海水介质不对称因子、海水有效衰减系数等水质条件对脉冲时间扩展特性的影响,模拟结果表明:传输距离越大,激光脉冲的时间宽度越宽;光接收面积越大,脉冲时间扩展越严重;海水的前向散射性越强,脉冲的时间宽度越窄;海...