高精度室内定位系统伪卫星布局研究

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。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 室内定位算法国内外研究现状及进展

1.3 定位布局国内外研究现状及进展

1.4 国内外研究现状综述

1.5 课题的主要研究内容及结构安排

第2章 室内定位技术理论及算法研究

2.1 引言

2.2 传统无线定位基本原理

2.3 影响定位精度的主要因素

2.4 定位技术的评价指标

2.5 基于TOA的定位算法

2.6 算法仿真及分析

2.7 本章小结

第3章 单点目标定位伪卫星布局研究

3.1 引言

3.2 二维单点定位伪卫星布局研究

3.3 三维单点定位伪卫星布局研究

3.4 本章小结

第4章 区域目标定位伪卫星布局研究

4.1 引言

4.2 区域目标定位布局指标

4.3 二维区域定位伪卫星布局研究

4.4 典型区域三维定位伪卫星布局研究

4.5 伪卫星布局可视化界面

4.6 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢