一种新颖的基于偏度的非视距区分算法

在超宽带(UWB)定位系统中,非视距(NLOS)传播是降低通信与定位精度可靠性的主要原因。因此,区分NLOS环境对提高定位精度尤为重要。针对该问题,提出了一种新的基于信道统计特性———偏度(Skewness)的NLOS区分算法。该算法首先将偏度在IEEE 802.15.4a信道模型(特别是室内家居和办公环境)中建模为对数正态分布,然后对其概率密度函数( PDF)做似然比检验来区分视距( LOS)与NLOS环境。仿真结果表明：室内UWB定位系统中,偏度可以更好地区分信道状态,在室内办公环境中,正确区分NLOS环境的概率可达99.99%。在定位模块中融入所获得的区分NLOS的结果将有助于定位精度的进一步提升。     

一种改进组合加权的TDOA室内二维定位算法

针对现有组合加权算法对定位区域边缘的目标定位时精度较低的问题,在现有组合加权算法的基础上提出了一种改进算法.首先,将基站分组,以到达时差算法得到目标位置的多个估计结果;其次,计算各估计结果之间距离值并排序,以滑动窗口法判断是否存在基站组出现异常定位估计;最后,当任意基站组的定位结果发生异常时,使用目标位置估计结果及其估计克拉美罗下界值设计两个加权步骤的权值,通过二步组合加权算法得到最终定位结果.仿真结果表明,所提算法有效减少了原组合加权算法对定位区域边缘的目标定位时的误差,当测量噪声标准差为0.8 m时,所提算法相较于原算法在正方形边缘区域定位均方根误差减小了0.35 m;在定位狭窄矩形区域时,所提算法平均定位均方根误差减小了0.11 m.     

面向非视距环境的室内定位算法

节点位置信息在无线传感器网络中起着至关重要的作用.大多数定位算法在视距(Line-of-Sight,LOS)环境下能够取得较高的定位精度,然而在非视距(Non-Line-of-Sight,NLOS)环境下,由于障碍物的阻挡,无法取得理想的定位精度.针对室内环境中普遍存在的非视距传播现象,提出了基于RTT(Round Trip Time)和AOA(Angle Of Arrival)混合测距方式的室内定位方法,一种轻量级基于网格的聚类算法(Lightweight Grid-Based Cluster,LGBC)被用来生成移动节点的定位区域.算法不需要获取室内环境的先验信息.仿真结果表明,LGBC算法复杂度低,计算开销小,并且与同类算法相比,定位精度提高约65%.     

室内定位技术及应用综述

室内定位技术作为当前的研究热点,对军事、经济以及人们的日常生活产生了深远的影响。文中首先介绍了室内定位技术的应用背景以及发展方向,以及室内环境进行定位面临的主要难点。然后介绍了目前主要的定位算法,包括邻近信息、场景分析和几何定位算法,以及各种算法衍生出来的各种定位技术。最后指出了室内定位技术亟待解决的问题,以及下一步进行相关研究的突破口。     

基于射频识别的室内定位技术综述

用于室内定位的技术主要包括红外传播技术、802.11 WLAN技术、无线传感器网络(WSNs)、超声波定位。而射频识别(RFID)技术依赖其合理的系统造价、良好的定位精确度、较强的抗干扰能力、无接触通信以及RFID射频标签的部署、携带便捷等诸多优点,正逐渐应用于室内追踪定位中。本文从用于室内定位的RFID标签的角度出发,将当前主要的RFID室内定位技术分为无源、有源和半无源RFID定位3类,并对每一类中涉及到的主要定位算法的当前发展状况及其优缺点做了详细分析。     

在非视距环境下基于数据融合的无线定位算法研究

在基于TDOA数据融合算法的基础上,给出了一种在非视距环境下改进型数据融合模型。该模型利用联合卡尔曼法消除偏差较大的测量值对后续估计值的影响,有效抑制了卡尔曼滤波的不收敛,降低了对可采用系数的限制,从而使可采用的系数进一步降低,更大程度地消除了非视距误差,提高定位精度。     

IR-UWB定位系统距离误差建模及性能研究

基于相干TOA测距算法,研究了IR-UWB无线室内定位系统中由脉冲信号传播特性导致的多径误差和NLOS误差的建模问题。首先利用IEEE 802.15.4a信道模型中的多径信息给出了与系统带宽有关的多径距离误差分布参数。结合IR-UWB信号穿墙传播几何结构,理论推导了穿墙额外传播时延导致的几何距离误差限。对完全NLOS环境下定位的仿真结果表明,利用NLOS距离误差信息直接对TOA测距结果的修正可以显著提高定位精度。     

室内定位技术应用、研究现状及展望

通过对室内定位技术的典型应用场景进行介绍,归纳总结了现有室内定位技术的基本原理和实施方案,并对未来室内通信技术可能的研究热点进行了展望。     

基于多径模型的建筑区SAR三维成像中非视距目标重定位方法

随着合成孔径雷达(SAR)系统小型化技术、SAR三维成像技术的发展,当前已可利用无人机载小型化阵列干涉SAR实现城区三维成像,在城市测绘、复杂环境重建等领域具有重要应用前景。然而,SAR进行城市场景三维成像时,回波中存在多径信号,会导致成像结果解译困难,却也给非视距区域隐蔽目标的发现提供了重要手段。为此,该文针对低空无人机载阵列干涉SAR建筑区三维成像中的非视距目标进行了研究,建立了非视距目标在低空阵列干涉三维成像下的多径模型,给出了城市峡谷区域利用多径扩大可视范围的计算方法,并基于建筑平面拟合提出了非视距目标重定位方法。无人机载阵列干涉SAR的仿真和实际数据处理验证表明,所提出的方法可以对城市峡谷非视距目标进行有效的三维成像和重定位,重定位误差小于0.5 m,实现了对非视距区域信息的获取。     

超宽带室内定位算法综述

在超宽带定位系统中,多径效应、NLOS 等因素会导致一定程度的测量误差。详细介绍了基于超宽带的各类定位技术及其实现原理,并着重于定位性能较好的TDOA技术,从定位模型建立到定位解算方面系统地介绍了各类基于TDOA的定位算法,详细阐述了各种算法的实现原理及设计流程,并对各种算法在LOS和NLOS下的性能进行了比较分析。     

超宽带定位研究与应用:回顾和展望

 超宽带(Ultra-Wideband,UWB)技术能获得比现有无线定位技术更高的测距定位精度.本文主要讨论UWB定位技术的研究和应用,包括TOA/TDOA(Time/Time Difference of Arrival)等UWB定位方法、多径时延估计理论、非视距定位和协作式定位、多带OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)定位和其他超宽带信号定位方式等方面,对其发展历程和现状进行了充分的叙述和分析,最后指出了仍存在的问题和值得进一步探讨的方向.     

端到端无线信道信号幅度和多普勒谱分布研究

利用理论和实验相结合的方法研究了室内宽带端到端(Device-to-Device,D2D)无线信道信号的幅度和多普勒频谱分布.结果表明:在不同的场景下,D2D信号幅度分布服从单瑞利、双瑞利和多瑞利的复合分布;在二维(Two-Dimension,2-D)和三维(Three-Dimension,3-D)散射环境下随电波到达角的分布不同,D2D信道多普勒频谱将遵循不同的分布规律.通过理论和实验结果的比较研究验证了本文结果的正确性.     

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。     

基于多个传感器的VLC室内定位算法研究

为了实现移动机器人的快速高精度定位,提出了一种基于多个传感器的室内定位模型,研究了其可见光通信技术(VLC)室内定位算法,并对该算法进行了实验验证。首先研究基于AOA定位算法,利用传感器的响应曲线,结合室内定位模型,通过拟合预测算法计算出信号到达角度实现定位;然后综合多个传感器的定位模型和AOA定位算法,分析得出一种室内定位的实现方式,通过实验验证了该定位模型和定位算法的实现可行性。结果表明:其定位精度达13.6cm,定位周期为0.1s,相较于传统的AOA定位算法,该算法定位精度高、成本低、可行性高且定位速度快。     

基于即时稠密三维重构的无人机视觉定位

传统景象匹配定位方法在用于低空无人机定位时,易因低空航拍图像视场小,且与卫星图像（带有地理信息）的拍摄角度差异大而失败.本文提出了一种基于即时稠密三维重构的无人机视觉定位方法,通过将稠密三维点云与卫星图像匹配以实现无人机定位.首先根据图像序列快速估计摄像机位姿,而后使用多深度图协同去噪与优化算法生成稠密三维点云,随后通过变换观察视角由稠密三维点云生成与卫星图像拍摄视角相近的虚拟视图,最后将虚拟视图与卫星图像匹配并得到无人机的地理坐标.由于稠密三维点云包含多张图像的信息,覆盖面积大,且可变化观察视角,因此能够有效克服上述两个问题.实验证明了本文方法的有效性.     

LED室内光通信系统研究

针对目前的热点问题——可见光室内定位,通过比较几种常见的可见光定位方法,并结合已有条件,设计了一种基于超声波测距的可见光室内定位方法,其优点在于精度较高且成本低廉。该设计利用光信号完成同步,超声波模块辅助测距,再利用已设定的光定位多输入多输出算法测出传感器的位置坐标,有效解决了发信模块发光二极管之间的互相干扰和收信模块的延时同步等问题。经误差分析及多次调试表明,传感器能够正确区分其所处区域和坐标,并将误差控制在要求的范围内,效果良好。