【摘要】：信息技術的進步推動了無線定位技術的發(fā)展,但無線信號傳播環(huán)境的復雜多樣性,使得無線定位技術依然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。一方面,隨著城市建筑越來越密集,以視距傳播方式為主的視距定位變得越來越少見,而非視距傳播方式會明顯增大定位特征參數(shù)的估計誤差,導致定位精度大幅降低。另一方面,盡管基于接收信號強度(Received Signal Strength,RSS)的定位方法在室內定位中得到廣泛應用,但由于信號強度受環(huán)境影響波動性大,在大尺度的室外區(qū)域(尤其是城市環(huán)境中)的應用研究還鮮有報道。相較于室外常用的基于到達時間(Time ofArrival,TOA)和基于到達角度(Angle of Arrival,AOA)的定位方法,基于RSS的定位方式既無需嚴格的同步保證,也無需成本較高的陣列天線,不僅大大減輕實現(xiàn)難度,也降低實現(xiàn)成本,因而基于RSS室外定位成為近年來無線定位研究的熱點之一。本文針對上述現(xiàn)狀,在分析現(xiàn)有定位方法的基礎上,以容易獲取的強度信息為主,研究室外復雜環(huán)境中電磁輻射源的定位方法。主要工作和創(chuàng)新點如下:首先,針對當前視距與非視距混合環(huán)境下無線定位精度不高且結果不穩(wěn)定的問題,本文提出基于動態(tài)參數(shù)調整的RSS定位方法。該方法利用混合高斯模型來刻畫視距和非視距傳播的影響,避免了現(xiàn)有方法中視距與非視距傳播識別的難題,同時利用動態(tài)期望最大估計法來實時調整模型參數(shù),以適應環(huán)境的時變特性。進一步,分析了定位系統(tǒng)中測量點布局對定位精度的影響,并相應地提出基于最佳幾何精度衰減因子的測量點選取方法。其次,針對上述定位方法需要已知發(fā)射功率的缺陷和實際應用中目標發(fā)射功率往往未知的現(xiàn)狀,本文又提出基于半定規(guī)劃方式的三維RSS定位方法。該方法不僅采用差分RSS的方式克服需要已知發(fā)射功率的限制,同時該方法可以實現(xiàn)三維空間的定位,克服了現(xiàn)有無線定位方法主要針對二維平面定位的局限。最后通過仿真和實際實驗數(shù)據(jù),驗證了所提算法的定位性能。再次,針對RSS信息容易受環(huán)境影響的不足,本文進一步提出RSS/AOA混合定位方法,利用角度信息來輔助提高定位性能。該方法首先利用壓縮感知來估計信號來波角度,再利用角度與強度信息的混合估計得到各測量點與目標點位置的函數(shù)關系,最后利用二次錐規(guī)劃的優(yōu)化算法,估計出目標點的位置坐標,仿真結果表明該方法可以比采用單一強度信息定位獲得更高的定位精度。最后,對全文進行了總結,歸納了創(chuàng)新點及不足,并提出了今后的研究方向和研究重點。
【圖文】：

逑Ａｉ逡逑圖１．１無線定位系統(tǒng)結構示意圖逡逑通常在無線定位系統(tǒng)中，無線電波在目標點與多個測量點之間的傳播方式分為兩逡逑種，一種是如圖１．２（ａ）所示的視距（ＬｉｎｅｏｆＳｉｇｈｔ，ＬＯＳ）傳播方式，最常見的定位方法是逡逑通過檢測來自目標點發(fā)射的無線電波信號的特征參數(shù)如接收信號強度（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ逡逑Ｓｉｇｎａｌ邋Ｓｔｒｅｎｇｔｈ，邋ＲＳＳ）、至丨Ｊ達時間（Ｔｉｍｅ邋ｏｆ邋Ａｒｒｉｖａｌ，邋ＴＯＡ）、到達時間差（Ｔｉｍｅ邋Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ邋ｏｆ逡逑Ａｒｒｉｖａｌ，邋ＴＤＯＡ）、至丨Ｊ達角（Ａｎｇｌｅ邋ｏｆ邋Ａｆｆｉｖａｌ，ＡＯＡ＞以及這些參數(shù)的混合估計’然后利用逡逑上述的參數(shù)以及測量點與目標點位置之間的函數(shù)關系得出目標點的位置信息。但在實逡逑際環(huán)境中，無線電波通常以圖１．２（ｂ）所示的非視距（Ｎ0ｎ－Ｈｎｅ0ｆＳｉｇｈｔ，ＮＬＯＳ）方式傳播，逡逑因受到建筑物、塔臺、山坡、樹木等障礙物的影響，無線電波通常以反射、散射或者逡逑衍射的方式到達信號接收端。ＮＬＯＳ傳播導致信號傳播時延增大、信號強度劇烈波動逡逑以及信號到達角的改變等，使得直接利用傳統(tǒng)的定位方法進行定位將導致定位精度大逡逑幅降低。逡逑因此

信號當前的到達時間，然后通過計算信號傳播速度與信號到達時間的乘積來得到逡逑各測量點與目標點之間的距離。設三個測量點到目標點的距離分別為凡、沁、心，逡逑定位原理如圖２．１所示：逡逑，

本文編號：2670661