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蜂窝系统的定位算法研究

作　者: 耿剑
导　师: 张玲华
学　校: 南京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 蜂窝定位非视距误差到达时间差卡尔曼滤波 COST259模型 Greenstein模型
分类号: TN929.53
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 32次
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内容摘要

随着移动通信技术的迅速发展,尤其是3G无线网络的大范围部署,蜂窝无线定位技术给人们带来了很大的便利,本文主要对蜂窝无线定位算法进行了研究,论文的主要工作包括:1、对蜂窝无线定位技术进行了研究,重点研究了传统的定位方法和经典的定位算法,包括TOA定位法、TDOA定位法、AOA定位法以及Fang算法、Chan算法、Taylor算法和Friedlander算法,通过仿真比较了它们的性能,并分析了影响定位精确度的因素。2、针对蜂窝网络中的NLOS传播问题,对静态定位的Chan算法进行了改进,该算法以COST259模型为基础,利用残差排序从所有的测量值组合中选取最优的测量值,再通过修正Chan算法中的协方差矩阵来改变其相应的加权因子,两者的有机结合有效地抑制了NLOS误差。仿真结果表明该算法能在一定程度上提高非视距传播环境下蜂窝定位的精度和效率。3、对动态定位的卡尔曼算法进行了改进,该算法以卡尔曼滤波和Greenstein模型为基础,通过判决鉴别出NLOS误差,借助其均值对卡尔曼新息进行修正以消除NLOS误差,重构TOA测量值;再对卡尔曼滤波的测量矩阵进行修正,用重构的测量值对移动台精确定位。仿真结果证明该算法能够有效地抑制NLOS误差,提高定位精确度。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-12
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 蜂窝无线定位研究现状  9-10
  1.3 本论文的研究内容及结构安排  10-12
第二章蜂窝定位技术的概述  12-30
  2.1 定位系统  12-13
    2.1.1 基于网络的定位系统  12
    2.1.2 基于移动台的定位系统  12
    2.1.3 网络辅助定位系统  12-13
    2.1.4 移动台辅助定位系统  13
    2.1.5 GPS辅助定位系统  13
  2.2 定位方法及其数学模型  13-16
    2.2.1 定位方法  13-14
    2.2.2 数学模型  14-16
  2.3 定位算法  16-21
    2.3.1 最小二乘法(LS)  16-17
    2.3.2 加权最小二乘法(WLS)  17
    2.3.3 Fang算法  17-18
    2.3.4 Chan算法  18
    2.3.5 Friedlander算法  18-20
    2.3.6 Taylor算法  20-21
    2.3.7 各算法的定位性能比较  21
  2.4 影响定位精确度的因素  21-23
    2.4.1 NLOS误差  22
    2.4.2 多径传播  22
    2.4.3 多址接入的干扰  22-23
  2.5 定位性能的评估指标  23-25
    2.5.1 均方根误差(RMSE)  23
    2.5.2 累计分布函数(CDF)  23
    2.5.3 克拉美罗下限(CRLB)  23-24
    2.5.4 圆/球误差概率  24
    2.5.5 几何精度因子  24
    2.5.6 相对定位误差  24-25
  2.6 经典算法的仿真结果及分析  25-29
  2.7 本章小结  29-30
第三章基于TDOA的残差排序和加权因子修正的定位算法  30-41
  3.1 Chan算法  30-34
    3.1.1 3 个基站定位  30-31
    3.1.2 4 个及4 个以上基站定位  31-34
  3.2 算法改进  34-37
    3.2.1 协方差矩阵Q的修正  34-36
    3.2.2 残差排序  36
    3.2.3 COST259 模型  36-37
  3.3 仿真条件与分析  37-40
    3.3.1 仿真条件  37-38
    3.3.2 仿真结果及分析  38-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章基于修正卡尔曼滤波的蜂窝定位算法  41-54
  4.1 卡尔曼滤波  41-44
  4.2 算法改进  44-49
    4.2.1 NLOS误差的估计  45-46
    4.2.2 TOA测量值重构  46-47
    4.2.3 初始值的确定  47-48
    4.2.4 修正卡尔曼滤波定位  48-49
  4.3 仿真条件与分析  49-53
    4.3.1 仿真条件  49
    4.3.2 仿真结果及分析  49-53
  4.4 本章小结  53-54
第五章研究总结与工作展望  54-56
  5.1 本文研究总结  54
  5.2 工作展望  54-56
致谢  56-57
参考文献  57-62
攻读硕士学位期间发表的论文  62

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