NLOS环境下的TDOA定位算法研究

摘要

在蜂窝网络环境中，由于受多径、噪声、干扰和信道频率特性，特别是非视距传播等多种不利因素的综合影响，使得各种定位算法的性能显著下降，为此，本论文针对非视距环境，对TDOA定位技术进行了深入研究，并对WCDMA网路移动台定位服务系统进行了分析和探讨。 在给出TDOA定位算法模型，分析NLOS误差对TDOA定位算法影响的基础上，提出了一种基于加权重构的卡尔曼滤波跟踪算法。该算法针对NLOS环境，将加权重构机制引入到卡尔曼滤波跟踪定位算法中，先利用判决机制对TDOA测量值中的NLOS信息进行鉴别，然后根据鉴别信息对TDOA测量值进行加权重构，再利用加权重构后的信息进行卡尔曼滤波跟踪定位。仿真结果表明，基于卡尔曼滤波跟踪定位算法能有效地抑制NLOS误差，提升了算法的定位精度和鲁棒性。 由于基于加权重构的卡尔曼滤波跟踪算法无法对移动位置发生突变的MS进行定位，继而提出了一种基于免疫的TDOA跟踪定位算法。该算法先利用多种TDOA定位算法和卡尔曼滤波跟踪算法对移动台进行估计，然后利用免疫算法原理对数据进行一系列的处理，从而得到移动台的最终估计位置。仿真结果表明，该算法克服了传统卡尔曼滤波跟踪算法对移动台运动轨迹必须连续的要求，同时也抑制了NLOS误差，其定位性能优于基于加权重构的卡尔曼滤波跟踪算法。 最后，本文还针对WCDMA网络移动台定位服务的基本方法、网络结构、操作流程进行了分析，并对移动定位业务的发展进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略语中英文对照表

声明

第一章绪论

1.1无线定位的主要方法

1.1.1基于信号到达时间

1.1.2基于信号到达时间差的定位

1.1.3基于信号到达角度的定位

1.1.4 GPS辅助定位

1.1.5基于信号指纹的定位

1.2国内外研究现状

1.2.1 TDOA定位算法研究现状

1.2.2抗非视距研究现状

1.2.3国内研究现状

1.3研究意义与论文结构

1.3.1研究意义

1.3.2论文结构

第二章无线信道模型与仿真

2.1移动通信无线电波传播特性

2.2无线信道模型

2.2.1 Okumura-Hata模型

2.2.2 T1P1(COST259)信道模型

2.2.3基于几何结构的单次反射统计信道模型

2.3无线链路仿真

2.3.1蜂窝网络的拓扑结构及移动台分布

2.3.2 WCDMA下行链路仿真器

2.4定位性能评价指标

2.4.1均方误差与克拉美-罗下界

2.4.2圆/球误差概率

2.4.3几何精度因子

2.4.4累计分布函数

2.4.5相对定位误差

2.5本章小结

第三章基于加权重构的卡尔曼滤波跟踪定位算法

3.1 TDOA定位原理与NLOS误差模型

3.1.1 TDOA定位原理

3.1.2 NLOS误差模型及其特点

3.2卡尔曼滤波跟踪定位算法原理

3.2.1卡尔曼滤波原理

3.2.2卡尔曼滤波跟踪定位算法

3.3基于加权重构的卡尔曼跟踪定位算法

3.3.1 NLOS误差的鉴别

3.3.2 NLOS信息的加权重构

3.3.3仿真与分析

3.4本章小结

第四章 基于免疫的TDOA跟踪定位算法

4.1人工免疫系统及免疫算法原理

4.1.1人工免疫系统原理

4.1.2免疫算法原理

4.2基于免疫的TDOA跟踪定位算法

4.2.1基本免疫算子建模

4.2.2基于免疫的TDOA定位算法过程

4.2.3定位仿真与性能分析

4.3本章小结

第五章 WCDMA系统中的无线定位

5.1 WCDMA定位技术介绍

5.1.1基于CELLID的定位技术

5.1.2 OTDOA技术

5.1.3网络辅助的GPS定位

5.2 WCDMA无线定位服务平台系统

5.2.1配置LCS功能实体的WCDMA网络

5.2.2 LCS逻辑功能模型

5.3 WCDMA定位过程

5.3.1定位过程中核心网和接入网的功能

5.3.2 WCDMA定位的基本操作

5.3.3定位业务发展建议

5.4本章小结

第六章结论与展望

6.1论文结论

6.2下一步工作展望

致谢

参考文献

研究生期间成果与参与项目