卡尔曼滤波在无线定位中的应用

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1、卡尔曼滤波在无线定位中的应用1无线定位概述2基于移动台的定位3卡尔曼滤波建模内容无线定位技术所谓定位，就是确定地球表面某种物体在某一参考坐标系中的位置。无线定位通过测量无线电波从发射机到接收机的传播时间、时间差、信号场强、相位或入射角等参数来实施目标移动终端的二维或三维定位。基于无线定位的商业增值服务安全：提供个人安全及紧急报警服务；信息：提供包括天气、交通、导航、姓名地址录等的信息服务；跟踪：连续监视车辆、财产及人的位置，如对贵重物品运送途中的跟踪定位；自适应切换：系统利用两基站接收到的信号强度之差，结合MS位置信息自适应调整切换门限，可减少不必要的切换和掉话；优化蜂窝小区扇区的划

2、分：优化安排每个扇区中的MS个数，提高系统容量，减少同信道干扰；信道预先分配：系统可检测MS当前位置和运动模式，当前服务扇区可要求核心网在下一个目标扇区内为QoS优先级较高的MS预留信道；微蜂窝中码资源或频率资源的复用：系统可以对MS运动状态进行跟踪，如果MS在通话中是静止的，业务信道可以对不同地带的用户分配相同的资源(码资源或频率资源)实现复用，以此来提高系统容量。定位方案基于移动台的定位基于GPS的定位基于网络的定位精度低、成本低可用于室内精度高、成本高不可用于室内基本的移动无线定位方法TOA定位TimeofArrival到达时间TDOA定位TimeDifferenceofArr

3、ival到达时间差AOA定位AngleofArrival到达角度混合定位综合利用多种方式和附加信息如信号强度、所在扇区等TOA定位TOA定位也称圆周定位，若已知移动台到基站BS的直线距离R，则根据几何原理，移动台MS一定位于以基站BS所在位置为圆心，以距离R为半径的圆周上。如果已知移动台与三个基站之间的距离，以三个基站所在位置为圆心，移动台与三个基站的距离为半径画圆，则三个圆的交点即为目标移动台所在位置。TDOA定位TDOA定位也称双曲线定位，若已知移动台MS到两个BS的距离差，根据双曲线的定义，MS必定位于以这两个BS为焦点的双曲线上。测量移动台到三个BS的距离差即可得到两组独立的

4、双曲线，这两条双曲线的交点即是MS的位置。AOA定位AOA定位也称方位角定位，BS测得电波从MS到BS的到达角AOA，即可确定MS与BS之间的一条直线。如果测得MS对两个BS的到达角，则两条直线交点即可确定MS的位置。基于卡尔曼滤波的定位算法由于MS在移动过程中的位置是连续变化的，故MS在某一时刻的位置与其在上一时刻的位置有关，所以我们可以采用Kalman滤波的方法来实现移动台位置的估计。Kalman滤波具有良好的跟踪性能，它可以利用当前的观测量和以前的观测数据，根据线性最小方差原理，求出最优估计。卡尔曼滤波器还可估计出MS的移动速度。TOA定位模型将上式两边平方再移项，得：TOA定

5、位模型设，其中为MS与第i个BS之间距离的真实值，为误差。因为在测量方程中，以平方形式出现，所以，将其两边平方，得:误差为：卡尔曼滤波方程状态方程：其中，s(k)中的变量分别表示MS在第k个时刻x和y方向的位置坐标和速度大小，△是采样间隔，w(k)的协方差矩阵为Q(k)．卡尔曼滤波方程量测方程：其中，是第i个BS的坐标。卡尔曼滤波方程量测方程：的协方差矩阵为：其中，，谢谢！