發(fā)布時(shí)間：2021-10-29 03:14

　　現(xiàn)如今無線定位技術(shù)對我們?nèi)粘Ｉ畹牡匚挥又匾?人們對其定位精度的需求也就越來越高。無線定位是指通過采用無線通信與定位算法相結(jié)合的手段來估計(jì)待定位標(biāo)簽相對于基站坐標(biāo)的定位技術(shù)。隨著工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)的提出以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷升級發(fā)展和物理信息系統(tǒng)的不斷融合（Cyber Physical System,CPS）,人們對定位系統(tǒng)的精度要求越來越高,如物品追蹤、搜索救援、制導(dǎo)導(dǎo)航、智能應(yīng)用與服務(wù)、安防監(jiān)測等各個(gè)方面都需要較高精度的定位,如今無線定位技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域、商業(yè)領(lǐng)域和公共服務(wù)領(lǐng)域等。由于超寬帶（Ultra Wide Band,UWB）定位技術(shù)具有較快的傳輸速率、較高的多徑分辨率、較強(qiáng)的信號抗干擾能力等優(yōu)點(diǎn),使得其在眾多的室內(nèi)定位技術(shù)中興起,且廣泛應(yīng)用于市場當(dāng)中。而在眾多的定位算法中TDOA（Time Different ofArrival）由于其時(shí)鐘同步要求低、設(shè)備簡單、定位精度較高而廣受應(yīng)用。本文對UWB定位技術(shù)的基本概念、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及其定位系統(tǒng)的組成進(jìn)行了深入研究,介紹了相關(guān)的定位算法并對定位系統(tǒng)中的一種定位算法TDOA進(jìn)行了著重的研究。針對傳統(tǒng)的TDOA估計(jì)算法精度... 

【文章來源】：海南大學(xué)海南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：51 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

TOA 定位示意圖

UWBNLOS環(huán)境下一種基于CS-BPNN改進(jìn)的TDOA算法82.3.3AOA定位算法AOA定位算法是一種通過測量待定位點(diǎn)到基站的角度來求出待定位點(diǎn)位置的算法。該定位算法需要至少兩個(gè)基站，以基站的某個(gè)方向?yàn)榛鶞?zhǔn)方向即可得到接受信號的角度，接著根據(jù)所測得的角度畫射線，射線的交點(diǎn)即為待定位點(diǎn)的坐標(biāo)。圖2中的實(shí)線表示基站的基準(zhǔn)方向，虛線為信號的傳播路徑，1A和2A為基站其坐標(biāo)分別設(shè)為11(x,y)、22(x,y)，Y為待定位點(diǎn)(x,y)，1和2分別為傳播路徑與基準(zhǔn)方向之間的夾角，故有下式：111222tan()tan()yyxxyyxx(2-5)分析上式可知，待定位點(diǎn)Y無法與兩個(gè)基站共線，若它們共線，則方程無解，此時(shí)應(yīng)借助其他定位基站的信息來進(jìn)行定位計(jì)算。圖2AOA定位示意圖Fig2.DiagramofAOApositioning一般來說，為了準(zhǔn)確地測量定位點(diǎn)的到基站的傳播路徑與基準(zhǔn)方向之間的角度，通常需要配備方向性較強(qiáng)的天線陣列，這將會(huì)大大提升系統(tǒng)復(fù)雜度與成本。而同一信號由于受到多徑效應(yīng)的影響，其產(chǎn)生的多徑分量到達(dá)基站的方向也不盡相同，所以在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境下，AOA定位算法的性能會(huì)有顯著的下降。因此，我們很少單獨(dú)使用AOA定位算法于UWB室內(nèi)定位中，一般都將其與其他算法結(jié)合使用。

海南大學(xué)碩士學(xué)位論文92.4TDOA定位算法由于本文的工作是基于TDOA算法進(jìn)行的，所以，在此具體介紹TODA算法。TDOA定位是利用移動(dòng)臺發(fā)出的無線電到達(dá)兩個(gè)不同基站的時(shí)間差來構(gòu)造雙曲線方程來計(jì)算出其位置坐標(biāo)的。如圖3所示，我們需要測得移動(dòng)臺MS發(fā)出的無線電到基站1BS和2BS之間的到達(dá)時(shí)間差，根據(jù)到達(dá)時(shí)間差算出距離差12RR，由雙曲線的幾何定理可以得到一條以1BS和2BS為焦點(diǎn)的雙曲線，并且移動(dòng)臺就在這條雙曲線上。于此同時(shí)，我們還需要算出移動(dòng)臺MS到基站1BS和3BS之間的距離差13RR，根據(jù)這個(gè)距離差來構(gòu)建第二條雙曲線，移動(dòng)臺MS就是這兩條雙曲線的交點(diǎn)中的其中一個(gè)，最后再根據(jù)我們的一些先驗(yàn)知識得出我們最終的解。圖3TDOA定位示意圖Fig3.DiagramofTDOApositioning假設(shè)我們有M個(gè)基站，(,)iiXY為第i個(gè)基站iBS的位置坐標(biāo)，(x,y)是移動(dòng)臺MS的待求的位置坐標(biāo)。移動(dòng)臺MS與基站iBS之間的距離為iR，我們以第一個(gè)基站1BS作為參考基站，所以0i1R表示移動(dòng)臺MS與基站iBS和參考基站1BS之間的實(shí)際距離差。則有下式：0i1i1i1i1i1i1RcRcnRRcni2,M.(2-6)其中，0i1R和iR代表的是實(shí)際值，c為無線電波的傳輸速度，i1為TDOA測量值，i1n是測量過程中產(chǎn)生的噪聲誤差，為了方便我們的研究，在這里我們把i1n假設(shè)成獨(dú)立同分布的方差為2的高斯白噪聲。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]基于UWB TDOA技術(shù)的非視距誤差校正算法優(yōu)化研究[D]. 王成曉.海南大學(xué) 2019
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[5]基于TD-RTM和FDTD混合方法的室內(nèi)超寬帶信號傳播特性研究[D]. 陳志鵬.南京郵電大學(xué) 2018
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[8]陷波超寬帶及新型圓極化平面印刷天線設(shè)計(jì)[D]. 李維梅.西安電子科技大學(xué) 2013
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本文編號：3463850