宏蜂窝NLOS环境下单站定位技术

发布时间：2020-11-10 07:03

　　 随着无线通信技术的迅猛发展,人们对基于移动台的位置服务需求逐渐上升,众多学者提出了若干利用陆地无线通信系统进行定位的方法。早期的直达波算法在LOS(Line-of-Sight)环境下能获得理想的定位精度,但由于复杂的陆地通信环境,传统的依赖于直达波的定位算法逐渐失效,因此NLOS(Non-Line-of-Sight)传播环境下的定位误差抑制算法成为当前的一个研究热点。现有的NLOS环境下的定位方法主要分为以下两种:1.通过多基站信息限制目标出现的位置,从而获得更高的定位精度;2.识别NLOS传播,然后剔除其在该环境下的测量值。但是这些方法存在如下的问题:一是多基站联合定位要求精确的时间同步,并存在非服务基站的信号可测性问题;二是NLOS误差往往难以完全检测,致使定位精度不理想。基于此,本文提出直接利用NLOS路径信息的单站定位方法。所提方法将NLOS路径作为有利的定位信息,避免了复杂的NLOS信号检测,同时基于散射模型获得丰富的参数信息,利用单基站即可实现定位。首先,开展蜂窝网散射模型的匹配算法研究。分析常见的三种宏蜂窝散射模型(即圆环模型、圆盘模型和高斯模型)的NLOS路径参数特性,构建用于模型匹配的参考模板和测试模板,之后利用一种快速地球移动距离(Earth Mover's Distance,EMD)算法实现模型匹配,仿真结果表明,该匹配算法具有较高的匹配准确率。然后,分析圆环模型特性,提出基于B-LM圆环模型的单站定位方法。该方法基于基站、移动台、散射体间的几何位置关系构建定位模型,利用NLOS多路径参数信息约束目标位置,之后针对传统最小二乘算法无法收敛等问题提出B-LM算法,该方法通过快速搜索最优解,得到目标位置。理论分析以及仿真结果表明所提单站定位算法具有较高定位精度。最后,针对圆盘模型特性,探究一种更具普适性的网格点单站定位方法。首先在目标可行域内划分网格点,然后利用假设检验筛选满足圆盘特性的网格点作为目标候选点,之后借鉴K最近邻(K Nearest Neighbor,KNN)算法的思想确定目标位置。实验结果表明此方法在保证较低算法复杂度的同时仍能获得较高的定位精度。
【学位单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.5
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第1章 引言
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 蜂窝网多站定位技术研究现状
        1.2.2 蜂窝网单站定位技术研究现状
    1.3 本文研究内容及章节安排
第2章 蜂窝网定位技术概述
    2.1 引言
    2.2 常见蜂窝网定位技术
        2.2.1 基于场强的定位技术
        2.2.2 基于时延的定位技术
        2.2.3 基于到达角的定位技术
        2.2.4 混合定位技术
    2.3 蜂窝网定位中的优化算法
        2.3.1 最速下降法
        2.3.2 牛顿法
        2.3.3 最小二乘算法
    2.4 概率分布间距离的度量
        2.4.1 KL散度
        2.4.2 地球移动距离（EMD）算法
    2.5 本章小结
第3章 宏蜂窝NLOS散射模型匹配
    3.1 引言
    3.2 参考模板构建
        3.2.1 常见宏蜂窝散射模型
        3.2.2 不同模型参数统计特性研究
        3.2.3 仿真分析与参考模板构建
    3.3 测试模板构建
        3.3.1 核密度估计
        3.3.2 仿真分析与测试模板构建
    3.4 散射模型匹配
        3.4.1 基于快速EMD算法的模型匹配
        3.4.2 结果验证及分析
    3.5 本章小结
第4章 基于散射模型的单站定位技术
    4.1 引言
    4.2 基于B-LM圆环模型的单站定位技术
        4.2.1 定位模型构建
        4.2.2 目标可行域分析
        4.2.3 基于B-LM算法的定位模型求解
        4.2.4 结果验证及分析
    4.3 基于网格点圆盘模型的单站定位技术
        4.3.1 定位方案设计
        4.3.2 结果验证及分析
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 下一步工作
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果

【参考文献】

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1 靳丽君;;单基站TOA/AOA混合定位技术研究[J];江西科学;2012年03期

2 周非;陈庭盈;范馨月;;基于AOA-TOA重构的单站定位算法[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2012年02期

3 田增山;赵珊;何维;葛明松;;一种用于NLOS环境基于MIMO模型的单站定位方法[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2010年02期

4 王建辉;陈乐然;胡捍英;;一种新的蜂窝网NLOS误差抑制算法[J];电子与信息学报;2008年06期

5 倪巍,王宗欣;两种非视线传播环境下的蜂窝系统定位算法[J];电子学报;2003年10期

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本文编号：2877634