蜂窝网无线定位与定位参数估计算法研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第l页摘要移动定位业务是指通过移动运营商的网络(如GSM网、CDMA网)，采用不同的定位技术，结合GIS地理信息系统，为用户提供位置信息的一种增值业务。随着移动通信技术的不断发展，越来越多的用户期望移动通信系统能够提供较精确的移动定位业务。因此对移动台定位技术的研究已经成为近几年的热门课题之一。实现蜂窝网中移动台的定位通常需要两步：首先，采用时延估计和波达角估计算法获得TDOA／AOA等定位参数；然后根据得到的定位参数，采用相应定位算法估计移动台的位置。常用的时延估计算法是广义互相关(GCC)算法，但该算法在克服空间相关噪声方面存在不足。为改善时延估计的性

2、能，论文随后分析了基于双谱的时延估计算法。针对基于双谱的原始算法在分辨率方面还不能令人满意，本文对其进行了改进。仿真结果表明，改进算法能比原始算法更有效地估计时延。对于AOA波达角估计算法，论文分析了传统的延迟．相加法、Capon最小方差法以及MUSIC算法，仿真结果表明MUSIC算法的AOA分辨率最佳，但传统的MUSIC算法仅能估计非相关信号源。针对空间相关信号的AOA估计问题，论文详细研究了经典的前／后向空间平滑算法，以及一种改进的解相干MUSIC算法，并进行了仿真与性能比较。结果证明，相同条件下改进的MUSIC算法性能优于新后向空间平滑算法。对于蜂窝无线定位算法，论文首先分析了L

3、OS环境下的几种经典算法，并进行了仿真比较。结果表明，在高斯环境下，对单一的TDOA定位算法而言，Chart算法的定位性能最优。TDOA／AOA混合算法的定位精度始终优于单一的TDOA定位，当AOA测量值较精确时，混合算法的定位性能提高更明显。针对无线定位的NLOS问题，论文对传统的Chart算法进行了改进。改进的基本思路是首先对TOA测量值进行卡尔曼滤波处理，减轻NLOS误差的影响，然后根据优化后的TOA值求差得到TDOA值，最后采用Chan算法求解。仿真结果证明改进算法是行之有效的，能提高传统的Chan算法在NLOS环境中的定位估计性能。关键词：定位参数；TDOA／AOA：定位算法

4、；NLOS：卡尔曼滤波西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractLocationBasedServiceisavalueaddedService．ItoftenUSeSdifferentlocationtechnologyalongwithGeographyInformationSystem，provideslocationinformationforusersthroughmobilecommunicationnetwork．Alongwiththerapiddevelopmentofthemobilecommunicationtechnology，moreandmore

5、usershopemobilecommunicationssystemscouldprovidemoreaccuratelocationservices。弧emobilelocationtechniquehasbecomeoneofthehottestproblemsinrecentyears．Theprocessofcalculatingthelocationestimatecouldberegardedasconsistingoftwoparts．弧efirstpartprovidesestimationof瑚A，AOAlocationparametersandthesecondp

6、artisusinglocationalgorithmstodeterminetheMS’Sposition．ThecomlnonusingmethodintimedelayestimationisgeneralizedCroSScorrelation(GCC)，butithasadefinitelimitationinovercomingcorrelativenoiseinspace．ForimprovingTDE'sperformance，thispaperanalyzestimeddayestimationmethodwhichUSeSbispectrum，becauseorig

7、inalbispectmmalgorithmisnotgoodenoughindistinguishing,thispapermodifiesit．弧esimulationresultjustifiesthattheimprovedalgorithmismoreeffectiveinTDEestimationthanoriginalbispectrumalgorithm．ForAOAestimatingalgorithm，thispaperan