LTE中抑制非视距误差的分层协同定位算法

针对长期演进技术(LTE)定位系统中非视距(NLOS)误差会使得用户终端测得的定位参数存在较大偏差,从而导致基于观测到达时间差(OTDOA)定位技术所估计的用户终端位置定位精度下降,以及传统Chan算法和Taylor级数展开算法中OTDOA协方差矩阵难以获取的问题,本文提出了一种抑制NLOS误差的分层协同定位算法(HCLA, hierarchical collaborative localization algorithm)。算法首先鉴别出含NLOS误差的基站,然后利用残差加权算法获取OTDOA协方差矩阵,再对传统的Chan算法和Taylor级数展开算法进行改进,将二者联合起来对用户终端进行分层协同定位。该算法无需知道OTDOA误差先验信息。仿真结果表明,在NLOS环境下该算法能准确鉴别出含NLOS误差的基站,并能有效减小定位误差。     

Chan定位算法与TDOA估计精度的关系

在基于TDOA（到达时间差）的定位算法中,Chan方法由于其独特的优势得到广泛应用,但如何估计Chan定位算法所需的时延估计精度暂时没有明确的函数表达式。针对Chan定位算法,推导了该算法定位估计误差与定位参数（TDOA）估计精度之间的函数关系。给出了推导的具体步骤和函数关系的表达式,分析了该表达式所具有的物理意义。在移动台无线定位系统的设计过程中,根据所需的定位精度,通过该表达式可以直接计算出系统所必须的最小时延估计精度。     

基于神经网络的短波TDOA定位方法研究

受电离层的影响,传统TDOA定位方法在短波信号定位中应用较少。Chan方法作为一种TDOA技术,具有计算量小的特点,在视距环境下的无线电定位中得到了广泛应用。本文提出了一种基于多层神经网络的定位技术,并通过仿真实验与Chan方法进行了对比,为短波TDOA技术研究提供了参考。     

改进的免疫粒子群算法在TDOA定位中的应用

针对无线传感器网络中的TDOA节点无源定位估计中的非线性优化问题,提出了一种改进的免疫粒子群优化(Immune Particle Swarm Optimization, IPSO)的TDOA定位算法。该算法在自适应粒子群算法的基础上,引入免疫过程,增加了粒子种群的多样性,平衡局部搜索能力和全局搜索能力,有效地解决粒子易陷入局部最优问题,更快收敛到全局最优解。仿真结果表明,提出的算法相比于标准粒子群算法、自适应粒子群算法、Chan算法,当基站数量仅为4～5个、半径达到100 m时定位精度仍然较高,当加入随机噪声时,性能更加稳定,鲁棒性较好。     

一种改进的TOA/AOA混合定位算法

在蜂窝网络中利用电波到达时间（TOA）对移动台（MS）进行定位估计时，也可利用服务基站（BS）提供较准确电波到达角（AOA）信息，以提高定位性能。为此，本文对Chan提出的电波到达时间差（TDOA）定位算法进行了改进，提出了一种既继承原算法的优点，又增加AOA测量值以提高定位性能的TOA/AOA混合定位算法，分析和仿真结果表明，只要AOA测量值达到一定精度，该算法就能取得比单纯TOA定位法更好的性能。     

一种基于TDOA重构的蜂窝网定位服务NLOS误差消除方法

在非视距传播(NLOS)环境中，到达时间差(TDOA)测量值受NLOS误差的影响而产生偏差^[1]，使得Chan算法^[2]的定位性能显著下降。基于NLOS误差的先验信息，利用平均超量时延和均方根时延扩展之间的关系，本文为基于移动台(MS)的定位方案提出了一种建立在TDOA测量值重构和Chan算法基础上的改进算法，使得平均超量时延的影响显著下降。分析和仿真结果表明，与Chan算法相比，该算法的定位性能显著提高。     

一种非视距环境下的椭圆-双曲线混合被动定位技术

在WCDMA网络环境下,提出一种基于单定位台的新型被动式定位技术—椭圆-双曲线混合定位,它利用信号到达时间和(TSOA)与到达时间差(TDOA)完成对目标的定位。在非视距(NLOS)环境下,利用Chan算法估计的目标位置作为迭代初始值,再通过Taylor级数展开法求解定位方程组。仿真结果表明,在NLOS下,该算法性能明显优于Chan算法,近似于采用真实目标位置的Taylor级数展开算法的性能,有较高的实用价值。     

基于改进人工免疫算法的TDOA定位估计

采用最大似然估计方法解决TDOA定位估计问题可以避免已有算法的缺点,适用性更强,但必须解决由此产生的非线性优化问题。人工免疫算法是一种模拟自然免疫系统功能、收敛性能较好的新兴智能方法,针对TDOA定位估计问题对人工免疫算法进行了改进,采用浮点数编码,避免了二进制编码所必须的编解码过程;并采用轮盘赌策略克隆亲和度较高的抗体,并控制抗体以不同变异率变异,提高了收敛速度和性能,改进了免疫算子。针对TDOA估计问题,联合使用Chan算法和人工免疫算法,可以取得较好的定位精度,提高收敛速度。仿真结果表明,在保证抗体数量的情况下,该算法性能稳定,并能以较快的速度收敛到全局最优解,相对于Chan算法精度更高。     

一种TDOA/AOA混合定位算法及其性能分析

在蜂窝移动通信系统中，智能天线阵列的应用使得服务基站（BS）能提供较准确的移动台（MS）电波到达角（AOA）测量值，从而可以用于对移动台的定位估计，文中对文献[1]的电波到达时间差（TDOA）定位算法进行了改进，提出了一种既能继承原算法的优良性能，又可充分利用AOA测量值信息提高定位性能的TDOA/AOA混合定位算法，该算法还具有解析表达式解。仿真结果表明，只要AOA测量值达到一定精度，该算法就能取得比文献[1]的单纯TDOA定位算法更好的性能。     

一种基于最小1-范数准则的TDOA估计算法

针对脉冲噪声条件下利用传统广义互相关法(Generalized Cross-Correlation,GCC)进行时延(TDOA,Time Difference of Arrival)估计性能退化问题,提出一种基于最小1-范数准则的TDOA参数估计算法.对于高斯噪声,传统GCC估计方法能够实现统计最优,但当噪声的统计分布为非高斯分布时,利用传统GCC参数估计方法的估计精度和鲁棒性急剧下降.利用最小1-范数准则,提出一种存在α-稳定分布重尾脉冲噪声环境下的TDOA估计算法.系统仿真实验与结果分析表明,与传统GCC方法和分数低阶矩(Fractional Lower Order Moments,FLOM)方法相比,该算法在鲁棒性和估计精度方面均有明显改善.     

基于时差的同类辐射源信号分选定位方法

多站电子侦察系统中,多个观测站接收到的脉冲信号的时差信息可用于信号分选和定位。但当多个参数相近的同类辐射源信号在时域和频域都混叠在一起时,会得到大量虚假时差信息。该文结合目标位置信息场定位法,提出基于时差的同类辐射源信号分选定位方法。该方法首先利用时差窗先验信息,将主站与副站的脉冲进行时差和参数匹配提取同类辐射源的时差信息,然后对得到的所有时差利用目标位置信息场定位法确定目标数目和位置,最后利用定位结果确定真实时差,剔除虚假时差,完成信号分选和目标精确定位。仿真实验验证了该方法的有效性和实用性。     

基于卡尔曼滤波的接收信号强度指示差值定位算法

针对频谱监测系统中被监测信号无法控制并且没有任何先验知识,只能通过对信号被动监测,即接收与处理信号来估计信号源位置的要求,该文提出一种基于接收信号强度指示差值(RSSID)的定位算法,并利用卡尔曼滤波提高其定位精度。该文将两监测站之间的RSSID转换成信号源到两监测站的距离之比,根据距离之比构造定位方程矩阵,进而利用最小二乘法求取信号源位置。仿真结果表明：所提算法比经典RSSI定位算法性能更优,降低了环境因素对定位精度的影响,并且能更好地满足参数较少的定位服务需求,可以有效地应用于频谱监测系统中。同时,卡尔曼滤波可以有效改善系统的定位精度,达到预期的定位效果。

     

多基站无源定位技术在区域定位网络中的应用

多站时差定位是一种较精确的定位方法，它通过处理三个或三个以上测量站采集的信号到达时间来对辐射源定位。文中论述了多站时差无源定位的基本原理，提出了以TDOA多基站小区无源定位系统为基础构建区域定位网络的方案。论述了时差双基无源定位的基本原理，以及小区定位系统的几何布站，地面观测站对空中平台的实时精确定位算法，同步技术，区域组网与越区切换等主要问题的实现方案。     

利用TDOA相关系数的ADS-B欺骗式干扰检测

目前,为了检测飞机位置异常点,已安装的ADS-B系统通过比较飞机广播位置与两个基站计算获得的TDOA(Time Difference of Arrival,TDOA)和由两基站实际接收信号的TDOA来达到目的,该方法简单,但性能受基站同步误差和飞机报告位置误差影响较大。本文提出了一种利用TDOA相关系数的ADS-B欺骗式干扰检测方法,同样使用两个基站来接收ADS-B信号,首先根据飞机报告的位置和两基站的位置计算信号到达两基站的TDOA,然后通过两基站接收信号时刻计算TDOA,集合同一架飞机的各个航迹点,则得到一组由报文计算的时间差和一组由基站计算得到的时间差,最后通过两组时间差的相关系数来识别真实目标和欺骗干扰。本文方法不需要反推飞机位置,对基站同步误差和飞机报告位置误差稳健。仿真实验验证了方法的有效性。      

一种线性校正到达时间差定位算法

针对到达时间差(TDOA)定位中出现的非线性估计问题,该文提出一种线性校正TDOA定位算法。首先将高度非线性的TDOA定位方程组转化为一组关于辐射源位置的伪线性方程,利用加权最小二乘(WLS)估计进行初始求解;然后在此基础上通过一阶泰勒级数展开把伪线性方程组转化为关于估计偏差的线性加权最小二乘问题并进行求解,分析了所提算法在测量误差较小时的有效性。最后提出了一种基于加权最小二乘估计的恒加速度运动辐射源的定位方法,相应的估计性能在测量误差较小时也接近克拉美罗界(CRLB)。计算机仿真结果验证了该算法的有效性。     

一种低轨双星高脉冲重复频率雷达信号的定位模糊消除算法

针对低轨(LEO)双星到达时间差(TDOA)定位系统中雷达信号的定位模糊问题,该文分析了高重频信号的模糊特性,演示了虚假定位点的产生过程,提出一种基于时差序列变化趋势匹配(VTMT)的定位模糊消除算法。在测量时差序列与定位结果对应的理论时差序列之间的残差近似服从正态分布的条件下,通过两个序列的欧式距离作为相似程度衡量依据,筛选出测量时差线与理论时差线最为接近的定位点作为目标辐射源真实位置。校验台测试信号验证了该算法的有效性。仿真结果表明,该算法能够显著提高无模糊定位概率,对长基线时差定位系统中雷达信号的定位具有较高的应用价值。     

高精度室内可见光定位算法

针对目前室内定位算法精度不高、实现复杂等问 题,提出了一种基于白光LED的可见光室内定位方 法。首先利用由室内不同LED发出的定位参考信号到达定位终端的时间差(TDOA )的测量估计,得 到定位终端到达两个LED的传输距离之差,以此构造距离估计目标函数,然后采用有约束非 线性规划算法得到 定位终端的位置坐标,从而有效地解决了室内噪声环境中常规TDOA定位算法不收敛或误差偏大的问题。 同时,为了进一步优化定位性能,将距离信息引入加权因子中,提出了质心加权混合定位算 法。将提出的 定位算法在5m×5m×3m的空间区域中进行了仿真实验,同时考虑噪声因素的影响,结果 表明,提出的距离 估计目标函数法在信噪比(SNR)为2dB的条件下可以达到平 均5cm的定位误差,采用质心加权处理后平均定位误 差仅为3cm,有效地提高了室内定位精度和系统应用的普适性及鲁棒性。     

一种新的稳健的TDOA定位算法

该文提出了一种利用TDOA进行定位的新算法,它利用了有关相对量测误差上限和站址扰动上限的先验知识基础上,对伪线性TDOA方程组进行求解,其算法较为稳定,通过仿真发现可知该算法有较好的性能,在定位精度上比传统定位方法有所提高。     

基于多LED的高精度室内可见光定位方法

针对可见光室内定位问题,该文基于接收信号强度(RSS)定位技术,提出一种利用多个LED发射端实现室内定位的方法,即MLED-RSS定位算法。该方法在充分考虑LED拓扑结构对定位性能影响的基础上,利用部署在室内的多个LED,合理选择其中3个LED作为发射节点,采用改进的三边定位法获得定位目标位置信息。定位算法可以有效地解决可见光定位存在的遮挡效应。仿真实验表明,MLED-RSS算法可以实现高定位精度。     

A Novel Wireless Positioning System for Seamless Internet Connectivity based on the WLAN Infrastructure

Nowadays, several positioning systems are available for outdoor localization, such as the global positioning system (GPS), assisted GPS (A-GPS), and other systems working on cellular networks, for example, time difference of arrival (TDOA), angle of arrival (AOA) and enhanced observed time difference of arrival (E-OTD). However, with the increasing use of mobile computing devices and an expansion of wireless local area networks (WLANs), there is a growing interest in indoor wireless positioning systems based on the WLAN infrastructure. Wireless positioning systems (WPS) based on this infrastructure can be used for indoor localization to determine the position of mobile users. In this paper, we present a novel wireless positioning system, based on the IEEE 802.11b standard, using a novel access point (AP) with two transceivers to improve the performance of WPS in terms of accuracy of the location estimation and to avoid service connectivity interruption. In our proposed system, the novel AP uses the second transceiver to find information from neighboring mobile stations (STAs) in the transmission range and then sends information in advance to associated APs, which estimate the location of the STA based on an internal database. We also use a TDOA technique to estimate the location of the STA when there is not enough information in the database (in this case, the STA moves into a new area where the system has not run the calibration phase). Using TDOA, the database can be generated and updated automatically. The initial results from our simulations show that the proposed system provides higher accuracy of location estimation than other related work and does not interrupt the Internet connection for end users in contrast with other proposed schemes.