【摘要】：信息技術(shù)的進(jìn)步推動了無線定位技術(shù)的發(fā)展,但無線信號傳播環(huán)境的復(fù)雜多樣性,使得無線定位技術(shù)依然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。一方面,隨著城市建筑越來越密集,以視距傳播方式為主的視距定位變得越來越少見,而非視距傳播方式會明顯增大定位特征參數(shù)的估計(jì)誤差,導(dǎo)致定位精度大幅降低。另一方面,盡管基于接收信號強(qiáng)度(Received Signal Strength,RSS)的定位方法在室內(nèi)定位中得到廣泛應(yīng)用,但由于信號強(qiáng)度受環(huán)境影響波動性大,在大尺度的室外區(qū)域(尤其是城市環(huán)境中)的應(yīng)用研究還鮮有報(bào)道。相較于室外常用的基于到達(dá)時(shí)間(Time ofArrival,TOA)和基于到達(dá)角度(Angle of Arrival,AOA)的定位方法,基于RSS的定位方式既無需嚴(yán)格的同步保證,也無需成本較高的陣列天線,不僅大大減輕實(shí)現(xiàn)難度,也降低實(shí)現(xiàn)成本,因而基于RSS室外定位成為近年來無線定位研究的熱點(diǎn)之一。本文針對上述現(xiàn)狀,在分析現(xiàn)有定位方法的基礎(chǔ)上,以容易獲取的強(qiáng)度信息為主,研究室外復(fù)雜環(huán)境中電磁輻射源的定位方法。主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:首先,針對當(dāng)前視距與非視距混合環(huán)境下無線定位精度不高且結(jié)果不穩(wěn)定的問題,本文提出基于動態(tài)參數(shù)調(diào)整的RSS定位方法。該方法利用混合高斯模型來刻畫視距和非視距傳播的影響,避免了現(xiàn)有方法中視距與非視距傳播識別的難題,同時(shí)利用動態(tài)期望最大估計(jì)法來實(shí)時(shí)調(diào)整模型參數(shù),以適應(yīng)環(huán)境的時(shí)變特性。進(jìn)一步,分析了定位系統(tǒng)中測量點(diǎn)布局對定位精度的影響,并相應(yīng)地提出基于最佳幾何精度衰減因子的測量點(diǎn)選取方法。其次,針對上述定位方法需要已知發(fā)射功率的缺陷和實(shí)際應(yīng)用中目標(biāo)發(fā)射功率往往未知的現(xiàn)狀,本文又提出基于半定規(guī)劃方式的三維RSS定位方法。該方法不僅采用差分RSS的方式克服需要已知發(fā)射功率的限制,同時(shí)該方法可以實(shí)現(xiàn)三維空間的定位,克服了現(xiàn)有無線定位方法主要針對二維平面定位的局限。最后通過仿真和實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了所提算法的定位性能。再次,針對RSS信息容易受環(huán)境影響的不足,本文進(jìn)一步提出RSS/AOA混合定位方法,利用角度信息來輔助提高定位性能。該方法首先利用壓縮感知來估計(jì)信號來波角度,再利用角度與強(qiáng)度信息的混合估計(jì)得到各測量點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)位置的函數(shù)關(guān)系,最后利用二次錐規(guī)劃的優(yōu)化算法,估計(jì)出目標(biāo)點(diǎn)的位置坐標(biāo),仿真結(jié)果表明該方法可以比采用單一強(qiáng)度信息定位獲得更高的定位精度。最后,對全文進(jìn)行了總結(jié),歸納了創(chuàng)新點(diǎn)及不足,并提出了今后的研究方向和研究重點(diǎn)。
【圖文】：

逑Ａｉ逡逑圖１．１無線定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖逡逑通常在無線定位系統(tǒng)中，無線電波在目標(biāo)點(diǎn)與多個(gè)測量點(diǎn)之間的傳播方式分為兩逡逑種，一種是如圖１．２（ａ）所示的視距（ＬｉｎｅｏｆＳｉｇｈｔ，ＬＯＳ）傳播方式，最常見的定位方法是逡逑通過檢測來自目標(biāo)點(diǎn)發(fā)射的無線電波信號的特征參數(shù)如接收信號強(qiáng)度（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ逡逑Ｓｉｇｎａｌ邋Ｓｔｒｅｎｇｔｈ，邋ＲＳＳ）、至丨Ｊ達(dá)時(shí)間（Ｔｉｍｅ邋ｏｆ邋Ａｒｒｉｖａｌ，邋ＴＯＡ）、到達(dá)時(shí)間差（Ｔｉｍｅ邋Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ邋ｏｆ逡逑Ａｒｒｉｖａｌ，邋ＴＤＯＡ）、至丨Ｊ達(dá)角（Ａｎｇｌｅ邋ｏｆ邋Ａｆｆｉｖａｌ，ＡＯＡ＞以及這些參數(shù)的混合估計(jì)’然后利用逡逑上述的參數(shù)以及測量點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)位置之間的函數(shù)關(guān)系得出目標(biāo)點(diǎn)的位置信息。但在實(shí)逡逑際環(huán)境中，無線電波通常以圖１．２（ｂ）所示的非視距（Ｎ0ｎ－Ｈｎｅ0ｆＳｉｇｈｔ，ＮＬＯＳ）方式傳播，逡逑因受到建筑物、塔臺、山坡、樹木等障礙物的影響，無線電波通常以反射、散射或者逡逑衍射的方式到達(dá)信號接收端。ＮＬＯＳ傳播導(dǎo)致信號傳播時(shí)延增大、信號強(qiáng)度劇烈波動逡逑以及信號到達(dá)角的改變等，使得直接利用傳統(tǒng)的定位方法進(jìn)行定位將導(dǎo)致定位精度大逡逑幅降低。逡逑因此

信號當(dāng)前的到達(dá)時(shí)間，然后通過計(jì)算信號傳播速度與信號到達(dá)時(shí)間的乘積來得到逡逑各測量點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)之間的距離。設(shè)三個(gè)測量點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的距離分別為凡、沁、心，逡逑定位原理如圖２．１所示：逡逑，

本文編號：2670661