高精度室内定位系统伪卫星布局研究

发布时间：2017-07-02 04:04

  本文关键词：高精度室内定位系统伪卫星布局研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着全球卫星定位系统(Global Positioning System,GPS)在室内环境下的缺陷日益凸显,同时人们对室内定位的需求也越来越迫切,室内定位技术得到了迅速发展。伪卫星最早是作为卫星定位系统的辅助设备而发展起来,其继承了卫星定位系统的优点而越来越受到关注。将伪卫星独立组网应用于室内定位的研究也越来越深入,提高定位系统的精度是定位研究的重要目标。室内定位环境、测距误差模型、定位算法和伪卫星布局都是影响定位精度的重要因素。本文重点分析伪卫星布局对定位精度的影响。文章在测距误差为零均值高斯模型的基础上,给出了基于TOA(Time Of Arrival)定位原理的相关算法,主要有最小二乘定位算法、泰勒级数展开定位算法和近似极大似然定位算法,对以上算法进行了详细的描述,在理论上对算法进行相关改进,提高定位精度,并且通过数值仿真分析了几种算法的相关性能。在定位算法能够达到理论精度CRLB(Cramer-Rao Lower Bound)的基础上,对单点目标分析相应的CRLB解析式,得到伪卫星位置信息和CRLB的直接关系,通过改善伪卫星的布设位置来使目标的CRLB取到最小值,得到伪卫星的最优布局,以此来提高定位系统的定位精度。对于室内环境对伪卫星布设的限制,不能得到最优布局的情况,通过相应的仿真来得到较优的布设条件范围,从而提高定位精度。区域目标的伪卫星布局研究要更加的复杂,在二维布局的分析中引入条件数的相关概念,降低了布局研究的复杂度;而对于三维布局分析,则是通过限制条件来简化布局研究的复杂度。通过以上的相关处理,使复杂的最优布局问题转化为可求的次优布局。并且设计相应的伪卫星布局可视化界面,提高了通过伪卫星布局来改善定位系统精度的应用价值。通过本文对伪卫星独立组网定位布局的详细研究,为研究定位布局来提高定位精度提供了一系列的思路和模板,同时文章得到的布局相关结论也为实际应用提供了重要的参考和科学的指导。
【关键词】：室内定位 伪卫星布局 定位精度 CRLB
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-11
• 1.2 室内定位算法国内外研究现状及进展11-12
• 1.2.1 国外室内定位算法研究现状11
• 1.2.2 国内室内定位算法研究现状11-12
• 1.3 定位布局国内外研究现状及进展12-13
• 1.3.1 国外定位布局研究现状12-13
• 1.3.2 国内定位布局研究现状13
• 1.4 国内外研究现状综述13-14
• 1.5 课题的主要研究内容及结构安排14-16
• 第2章 室内定位技术理论及算法研究16-33
• 2.1 引言16
• 2.2 传统无线定位基本原理16-18
• 2.3 影响定位精度的主要因素18-20
• 2.4 定位技术的评价指标20-21
• 2.5 基于TOA的定位算法21-28
• 2.5.1 最小二乘法定位算法22-23
• 2.5.2 泰勒级数展开定位算法23-25
• 2.5.3 极大似然估计定位算法25-28
• 2.6 算法仿真及分析28-31
• 2.6.1 算法的定位效果仿真28-30
• 2.6.2 算法的定位性能仿真30-31
• 2.7 本章小结31-33
• 第3章 单点目标定位伪卫星布局研究33-49
• 3.1 引言33
• 3.2 二维单点定位伪卫星布局研究33-40
• 3.2.1 直线布局34-37
• 3.2.2 三角形布局37-40
• 3.2.3 伪卫星布设准则40
• 3.3 三维单点定位伪卫星布局研究40-48
• 3.3.1 布局的数值研究41-44
• 3.3.2 布局的几何研究44-46
• 3.3.3 伪卫星数目定量研究46-47
• 3.3.4 伪卫星布设准则47-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第4章 区域目标定位伪卫星布局研究49-67
• 4.1 引言49
• 4.2 区域目标定位布局指标49-50
• 4.3 二维区域定位伪卫星布局研究50-60
• 4.3.1 直线布局50-51
• 4.3.2 三角形布局51-57
• 4.3.3 相对布设位置57-60
• 4.3.4 伪卫星布设准则60
• 4.4 典型区域三维定位伪卫星布局研究60-65
• 4.4.1 典型四星布局61-64
• 4.4.2 避免出现的布局模式64-65
• 4.4.3 伪卫星布设准则65
• 4.5 伪卫星布局可视化界面65-66
• 4.6 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-74
• 致谢74

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