蜂窝网定位与跟踪算法研究

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1、摘要人们在工作和生活中时常会遇到对自身或目标物体的位置信息的需求，而现有的定位服务和技术并不能满足这一需要，这使得蜂窝网定位具有广阔的市场前景。蜂窝网定位具有低成本、高覆盖的优点，但同时也面临着精度问题的困扰。造成蜂窝网定位精度不高的实质原因是无线信道的不良特性。本文从研究无线信道的种种特性入手，介绍了无线定位技术中常用的无线信道模型，为提高定位精度提供理论依据。影响定位性能的因素是多方面的，其中电波的非视距传播(NLOS)带来的误差是造成定位误差的重要因素。本文考虑通过改善算法的鲁棒性和适用性这一途径来减轻定位过

2、程中NLOS误差及测量误差对定位精度的不利影响。本文总结了前人所作的工作，介绍了两种经典的TDOA定位算法——Taylor序列展开算法和Chan算法，以及一种抑制NLOS误差的定位方法，并分析了这些算法的优缺点，提出了一种改进的NLOS抑制算法，仿真结果表明该算法使定位性能得到了明显提高。连续定位跟踪是一种特殊的定位应用场合，在此条件下应该充分利用连续时间内的测量值之间的时空相关性、先验的运动特性信息及地理环境信息，达到提高定位精度的目的。粒子滤波器适用于非线性非高斯系统，因此本文在介绍了粒子滤波的相关理论及相应的

3、定位跟踪算法后，提出了基于地图辅助的粒子滤波跟踪方法。通过仿真实验，证明该算法在准确度和实时性方面的性能都相当理想。最后文章对蜂窝网定位中尚待解决的问题和值得深入的研究点进行了展望。关键词蜂窝网；非视距；定位跟踪；到达时间差；地图辅助；粒子滤波器IAbstractFrequently,peopleneedforthepositioninformationofthemselvesorsomespecialobjectsinworkingandlivingtime,buttheabilityofcurrentlocat

4、ionserviceandtechnologycannotmeettheneed.Thus,thereexistsagreatpotentialprospectforthelocationtechnologyofcellularnetworks.Locationtechnologyofcellularnetworkshasitsownmeritssuchaslowexpenseandhighcoverage,however,italsosuffersfromtheproblemofinadequateprecisi

5、on.Theessentialreasonoftheinadequateprecisionproblemincellularnetworklocationistheunpredictablecharactersofthewirelesschannel.Firstly,thisthesisstudiesthecharacteristicsofwirelesschanneltoestablishthetheorybasis,andthenintroducestheprevalentwirelesschannelmode

6、lsinthefiledofradiopositioning.TheerrorintroducedbyNon-Line-Of-Sight(NLOS)isthemostimportantreasoninallthefactorswhichdegeneratethelocationprecision.ThisthesismainlyconsidershowtomitigatetheimpactofNLOSerrorandthemeasurementerrorbythewayofenhancingtherobustnes

7、sandapplicabilityoflocationalgorithm.Theachievementsofotherresearchersaresummarized,andtwokindsofclassicallocationalgorithms,TaylorseriesestimationandChanestimation,aswellasaNLOSmitigationalgorithmarepresentedindetails.Themeritsandflawsofthesealgorithmsarealso

8、analyzed.AmendedNLOSmitigationalgorithmisproposed,andthesimulationresultshaveprovedthattheenhancementoftheproposedmethodisobvious.Tracingisaspecialoccasioninthelocationserviceappli