基于TRM的室内定位技术研究

发布时间：2020-08-13 10:26

【摘要】：在当今信息时代,随着无线网络和通信技术的深入发展,室内定位成为当前研究热点。然而,现有的室内定位精度无法满足人们日益增长的定位需求。因此,提高室内定位精度将是首要的、具有挑战性的工作。大量研究表明,造成室内定位精度低的主要原因是室内复杂环境下严重的多径效应引起信号衰落。众所周知,时间反转镜(Time Reversal Mirror,TRM)能够充分利用室内的多径效应实现目标的精确定位,但其高精度定位的前提是需要已知传播信道模型,如果能够找到一种方法来提前预测室内环境信息,那么室内定位精度将会有很大地提高。因此,本文给出了一种基于TRM的室内定位方法—FMM-TRM方法。该方法将快速行进方法(Fast Matching Method,FMM)与TRM相结合,首先通过改进FMM算法准确预测出室内环境模型,然后利用TRM技术定位室内终端目标。本文主要工作包括:(1)对FMM算法进行三种不同的改进,通过理论与仿真研究,分析了三种不同的室内信道模型预测方法,通过对比选取最优的方法应用于室内定位。在电磁学中,室内信道模型的参数主要是由物体的介电常数?与电导率?决定的,?主要影响信号的传播时间,而?主要影响信号的强度值。由于FMM算法是通过渡越时间(Time Of Flight,TOF)差来进行模型估计,使用的是时间变量,所以,本文将通过计算?的分布来预测室内环境模型。(2)将FMM算法与TRM技术相结合,形成FMM-TRM室内定位方法。设置大小为7.2m×7.2m的二维室内区域,将该空间均匀划分成长dx为0.003m的网格,每一步所需时间dt为2.5E-12秒。围绕室内环境设置200个环形天线,并设置四个发射源依次发射高斯脉冲信号来迭代更新室内环境模型,源位置分别为源一(3.60m,3.60m)、源二(3.60m,5.10m)、源三(2.28m,2.82m)、源四(4.86m,2.82m)。在这样的条件下,进行仿真研究并对比分析了FMM-TRM方法与未知环境下TRM方法的定位结果,仿真结果表明,常规TRM方法定位精度约为72.19cm,而FMM-TRM方法的定位精度约为2.20cm,相比之下精度提高了30多倍,极大地提升了无线室内定位的性能,进一步验证了FMM-TRM室内定位方法的有效性及优越性。(3)对FMM-TRM室内定位方法性能进行了进一步仿真分析,包括稳定性、可行性以及定位效率。FMM-TRM室内定位方法通过室内信道模型预测算法FMM与时间反转镜定位技术TRM相结合,结合了各自的优点。不但估计出接近实际环境的信道模型,而且在此基础上能够实现精确定位。因此将该方法推广到实际定位应用中,将会有较高的研究价值和现实意义。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92

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