基于多字典联合与分层块稀疏贝叶斯框架的多辐射源直接定位方法

基于压缩感知的直接定位方法依赖准确的信号传播模型,当传播模型的参数部分未知时,其定位性能会显著下降。针对这个问题,该文提出了一种基于多字典联合与分层块稀疏贝叶斯框架的多辐射源直接定位方法。该文将辐射源定位问题转化为恢复对应不同字典但具有共享稀疏性的信号,通过多字典联合来解决存在信道衰减的辐射源定位问题。仿真结果表明:所提方法在低信噪比和少快拍条件下,相比稀疏贝叶斯方法和直接定位方法具有更优的定位性能。      

融合多普勒频移信息的阵列数据域直接定位方法

相比于传统两步定位方法,直接定位方法具有更高的定位精度,但现有的基于阵列模型的直接定位方法未能够有效利用多普勒频移信息,其定位精度有待进一步提升。针对上述问题,该文提出一种融合多普勒频移信息的阵列数据域直接定位方法。首先构建了融合多普勒信息的直接定位模型,然后基于最大似然准则将信号源位置估计转化为求解位置信息矩阵最大特征值问题,并结合矩阵转置性质降低复杂度,最后通过2维搜索得到目标信号源位置估计。仿真结果表明,所提方法较目前的阵列数据域直接定位方法和多普勒频移直接定位方法的定位精度具有较大提高。     

多运动站异步观测条件下的直接定位算法

针对多运动站无源融合定位系统中的异步观测问题,该文提出一种基于空间谱分析的直接定位算法。首先利用子空间分析理论建立异步观测直接定位模型,构造多站协同定位联合空间谱函数,采用多级搜索方法实现定位解算。然后推导了该算法的定位误差协方差矩阵及克拉美罗下限。最后对该算法在异步观测条件下的定位性能进行蒙特卡洛仿真。仿真结果表明算法定位精度能够逼近克拉美罗下限,定位性能优于基于定位参数的分步定位算法,尤其在低信噪比情况下优势更明显。     

无线定位估计的信息融合模型研究

近年来基于蜂窝网络对移动台进行定位估计的无线定位技术受到广泛的关注,目前的几种基于网络的定位方法在不同的信道和网络环境中表现出的性能各不相同,还没有一种技术能在各种不同信道和网络环境中都能表现出最佳性能,满足对蜂窝网络移动台定位的精度要求。数据融合是一种对不同类型数据进行融合,以取得比单一方法和技术更佳的数据输出的技术。论文将信息融合应用于无线定位之中,对无线定位的信息融合模型进行了深入的研究。     

宽带循环平稳信号的二维空间谱估计

本文提出了一种新的宽带二维波达方向估计方法。理论分析表明,该方法不需要进行二维搜索,既适用于宽带信号,也适用于窄带信号,且能够实现二维参数的自动配对。通过利用循环平稳特性,该方法能够抑制宽带干扰和加性噪声的影响,从而大大提高了算法的信号检测能力。     

Passive geolocalization of radio transmitters: Algorithm and performance in narrowband context

Passive localization commonly consists of a two steps strategy. In the first step, intermediate parameters, often called measurements (such as angles of arrival (AOA), times of arrival (TOA), etc.) are measured on several base stations equipped with sensor arrays. In a second step, the transmitted intermediate parameters are then used to estimate the position at a central processing unit. Such approach is suboptimal. To overcome this limitation, one step algorithms were recently proposed. They exploit simultaneously all received signals of all base stations seen as a global array in order to provide the source positions directly. In this paper, we propose an original one step algorithm called global MUSIC approach (GMA). The GMA offers better performance in narrowband context. Moreover it does not require the use of filter banks in the wideband signal context, contrary to the recently proposed direct position determination (DPD). GMA appears to outperform the DPD in wideband context. We also investigate in this paper by means of a Cramer-Rao bound analysis the potential gain achievable by a one step approach compared to a conventional two steps approach. Finally, numerical results illustrate the improvement of the proposed method compared to existing techniques in terms of location error and robustness to the time-bandwidth product.     

Target Localization Based on Angle of Arrivals

Mobile location using angle of arrival （AOA） measurements has received considerable attention. This paper presents an approximation of maximum likelihood estimator （MLE） for localizing a source based on AOA measurements. By introducing an intermediate variable, the nonlinear equations relating AOA estimates can be transformed into a set of equations which are linear in the unknown parameters. It is an approximate realization of the MLE. Simulations show that the proposed algorithm outperforms the previous contribution.     

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。     

减轻TOA和AOA定位系统非视距影响的方法

结合圆位置线误差、直线位置线误差与参数误差的关系,该文提出了一种利用所有基站测量的波达时间与最近一个基站测量的所有多径的到达角进行混合定位的方法.在该方法中,对波达时间用测量的波达时间总是大于等于视距传播时间进行约束,对到达角用GBSBCM确定的最大角度扩展进行约束,以有效减小非视距传播的影响,提高定位精度.仿真结果证明了该方法的有效性。     

无线电定位技术在蜂窝通信系统中的应用及实现

当前,移动用户对基于无线定位技术的新业务的需求不断增加,推动了对无线测距及定位技术的深入研究,向用户提供精确的定位信息已经成为新一代PCS系统的标准业务之一。主要介绍几种基于现有蜂窝通信系统的无线定位技术的实现原理,所要解决的主要问题和应用前景。     

基于多天线辅助估计的高精度UWB快速捕获算法研究

本文提出了一种基于多天线辅助估计的UWB(超宽带)快速捕获算法,利用UWB信号的循环平稳特性,将接收信号与它自身延迟一个信息位产生的模板相关,应用最大似然方法就可得到一个粗略的同步时间估计,在充分利用线性天线阵空间分集增益的情况下,这种估计相当准确。在此基础上继续进行精确同步,直到捕获任一符号位的第一帧第一个到达脉冲。文中采用流图法给出了本算法平均捕获时间的闭式解。理论分析和计算机模拟表明,该算法与同等硬件复杂程度和同等捕获精度的其他捕获方法相比可明显地缩短平均捕获时间。     

An improved cyclic beamforming method for signal DOA estimation

Modulated signals used in telecommunication are cyclostationary. This property can be exploited to improve the direction of arrival (DOA) estimation performance. In this work, we propose an improved cyclic beamforming algorithm exploiting cyclostationarity. The proposed method exploits the information of both cyclic correlation matrix and cyclic conjugate correlation matrix with different cyclic frequencies. Compared with the existing methods, the simulation results show that proposed method improves substantially the signal selectivity; also it allows an increase in resolution power.     

一种稳健的循环平稳信号波达方向估计算法

利用周期平稳特性可以提高波达方向的估计性能,BFat算法对循环频率误差较为敏感。分析了周期频率误差对BFat算法估计性能的影响,提出一种稳健的循环平稳信号波达方向算法RIBF-at,仿真结果表明,所提的RIBF-at算法对循环频率误差有较强的顽健性。     

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.     

两种NLOS误差消除及TOA定位算法

在蜂窝网络定位中,由于NLOS环境造成的附加时延(NLOS误差)是导致定位精度下降的主要原因,本文将NLOS误差与系统测量误差合成的噪声分为均值部分和随机部分,利用卡尔曼滤波算法输出与噪声方差无关的特性,无需得到全部噪声方差的准确值,只利用系统测量噪声的方差,用卡尔曼滤波算法除随机部分,再根据噪声均值部分与移动台到基站距离的关系,提出了一种简单的最小二乘(LS)定位算法,或利用最优化方法进行定位;利用仿真实验得到滤波距离--误差先验信息,基于先验信息提出了第二种NLOS误差消除算法,再利用所提的最小二乘定位算法进行定位.仿真结果表明,本文提出的算法能够有效消除NLOS误差带来的影响,具有更高的定位精度与稳健性.     

超宽带室内定位算法

为了解决室内密集多径环境下人员定位精度差这一问题,设计并实现了一种基于脉冲超宽带与能量检测接收机的信号到达时间估计算法。根据在IEEE802.12.4a标准室内家居环境下得到的超宽带信号,深入分析了信号的偏度、翘度与均方差特性。根据信号特性与信噪比之间的关系,算法能够实现高精度的信号传播时间估计。该算法充分考虑了积分周期与信号传播环境如视距与非视距对信号传播时间造成的影响。通过实验分析对比,该算法对信号传播时间估计具有更好的鲁棒性,目标运动速度和形变具有很好的鲁棒性,能够提供更高的精度。相较于阈值估计算法,该算法在低信噪比环境下最优能够提高10 ns的估计精度。     

一种基于能量跳跃的脉冲超宽带TOA估计

基于到达时间估计(TOA)的脉冲超宽带(IR-UWB)测距理论上可达到厘米级的精度.当无法估计接收信噪比时,基于门限的TOA估计精度受到门限设置的限制.本文提出了一种基于能量跳跃函数(FEE)的最大能量跳跃(MEL)TOA估计算法.该算法将最大径之前一段时间内FEL取值最大的时刻作为TOA的估计,估计过程中不需要设置门限.本文通过仿真分别在CMl和CM2信道模型中比较了MEL和几种常用算法的绝对平均误差(MAE).仿真结果表明,在多径信道环境尤其是非视距(NLOS)环境中,MEL算法的估计精度比门限比较(TC)算法和最大值回推(MES-SB)算法有较大的提高,而且接收信噪比越高MEL算法的优势越明显,在信噪比高于12dB时估计精度提高约3至4纳秒.     

A Framework for Improving the Performance of Direct Position Determination by Normal Hedge Algorithm for Emitter Localization in Indoor Applications

Indoor localization is a way to determine the location of transmitter(s) by using wireless network sensors without using GPS. In this paper, it is assumed that a random signal is transmitted by an unknown-position emitter through a noisy and lossy channel and then is received by known-position wireless sensors. Unlike the classical algorithms such as TDOA or AOA, the direct position determination (DPD) approach estimates the position of emitter in one step using the observation signal from all the collector receivers. In this paper a framework of methods is proposed to develop the DPD formulations. Originally, a preprocessing is applied on signals and later, a tree search algorithm and a fine localization algorithm will be proposed in order to achieve a higher resolution and with a less volume of computing. Furthermore, an approach is proposed to increase the performance of this algorithm. Using Normal Hedge algorithm with a proposed loss function, fuses the estimation results of several runs of the fine DPD algorithm. The simulation results are shown that the proposed framework would eventually improve the performance of the DPD algorithm.     

基于到达角Kalman滤波的TDOA/AOA定位算法

基于Chan算法的TDOA/AOA定位算法是在Chan算法的信号到达时间差(TDOA)误差方程组里加上一个信号到达角(AOA)误差方程,利用加权最小二乘法(WLS)求解。其主要缺点是把移动台(MS)的横坐标、纵坐标与移动台到服务基站(BS)之间的距离作为3个相互独立的变量,忽略了3者之间的相关性。需要进行两次WLS计算,且最终的解为二值根。当AOA测量误差的方差不断增大时,对应的定位误差也随之增大。该文利用Kalman滤波算法对AOA的值进行估计,并将上述的3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。     

基于多循环频率聚焦的宽带循环平稳信号阵列测向方法

宽带循环平稳信号多个离散循环频率处的信息能否进行综合利用以改善低信噪比条件下的阵列测向性能具有较大的研究价值。该文从阵列观测数据的循环谱相关函数入手,证明了低信噪比条件下不同循环频率处阵列观测数据的谱相关函数估计误差之间相互独立,表明不同循环频率信息之间具有较强的互补性,然后借鉴常规宽带信号频域聚焦思想提出了一种不同循环频率处信息综合利用的有效途径。仿真结果表明,基于多循环频率聚焦的方法能够有效改善低信噪比条件下宽带循环平稳信号的阵列测向性能。