本文關(guān)鍵詞：室內(nèi)環(huán)境下無線定位關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,由于計算機(jī)技術(shù)和無線通信技術(shù)的發(fā)展,情境感知服務(wù)正在由夢想變成現(xiàn)實(shí),而服務(wù)對象的位置信息是最重要的環(huán)境參數(shù)之一。傳統(tǒng)的全球定位系統(tǒng)(Globle Positioning System,GPS)以及蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù),能夠?yàn)槭彝庥脩籼峁┹^為精準(zhǔn)的定位及導(dǎo)航服務(wù)。但是在室內(nèi)環(huán)境中,由于家具、人員以及墻壁等障礙物的影響,使無線信號發(fā)生能量衰減、傳播速度以及方向變化,導(dǎo)致傳統(tǒng)的室外無線定位技術(shù)在室內(nèi)環(huán)境中會產(chǎn)生比較大的誤差。由此,室內(nèi)無線定位技術(shù)成為近年的研究熱點(diǎn),多種室內(nèi)定位系統(tǒng)相繼研制成功,在商業(yè)、公共服務(wù)以及軍事領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。影響室內(nèi)無線定位精度的因素主要有兩個:一是信號的非視距傳播,二是信號的多徑傳播。為了解決以上兩個問題,本文對室內(nèi)信道建模、位置參數(shù)感知以及定位算法三項(xiàng)室內(nèi)定位的關(guān)鍵技術(shù)開展研究,提出了相應(yīng)的解決方案,通過算法比較和仿真實(shí)驗(yàn),證明了所提方案的有效性。論文主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.將非視距和多徑信息加以利用,根據(jù)室內(nèi)布局圖,通過建立虛擬基站,提出了基于波達(dá)時間(Time of Arrival,TOA)和波達(dá)方向(Directon of Arrival,DOA)的室內(nèi)無線信號傳輸?shù)膸缀文Ｐ汀Ｔ撃Ｐ涂紤]了直射、透射、反射和繞射等傳輸方式,將非視距條件下的定位問題轉(zhuǎn)化為視距條件下的定位問題。該模型不僅可以處理單重散射問題,也可以處理多重散射,以適應(yīng)復(fù)雜的非視距環(huán)境。此外,提出了TOA、DOA聯(lián)合兩步最小二乘算法,根據(jù)虛擬路徑的TOA和DOA值,估計出未知目標(biāo)的位置。仿真結(jié)果表明,該方法在不同程度的非視距條件下,均達(dá)到了較高的定位精度,特別是處理多重散射的能力要好于已有的幾何學(xué)方法。2.由于DOA估計需要陣列天線,系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,計算復(fù)雜度較高。針對信號在基站與移動終端之間傳播最多經(jīng)歷一次反射或繞射的場合,提出了基于虛擬基站的TOA室內(nèi)無線信號傳輸模型。由于該模型僅需要進(jìn)行TOA測量,減少了DOA參數(shù),與已有的相關(guān)幾何模型相比,在可接受的定位誤差范圍內(nèi),系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)以及計算復(fù)雜度更為簡單。仿真結(jié)果表明,該方法在經(jīng)歷一次反射或繞射的非視距環(huán)境中,達(dá)到了比較高的定位精度。3.對以上兩種基于虛擬基站的信號模型進(jìn)行性能分析,推導(dǎo)出了采用虛擬基站方法的克拉美羅下界(Cramer-Rao Lower Bound,CRLB)以及幾何精度因子(Geometric Dilution of Precision,GDOP)。4.針對在快拍數(shù)有限的條件下,對寬帶線性調(diào)頻(chirp)多徑信號進(jìn)行高精度、高分辨率的DOA估計問題,提出了FrFT-IAA算法。該算法利用分?jǐn)?shù)階傅里葉變換(Fractional Fourier Transform,FrFT),將適用于窄帶信號DOA估計的自適應(yīng)迭代算法(Iterative Adaptive approach,IAA)擴(kuò)展至寬帶chirp信號的DOA估計,并引入能量重心譜校正方法對估計結(jié)果進(jìn)行校正。仿真結(jié)果表明,在快拍數(shù)很少的條件下,該方法的DOA估計的精度及分辨率均達(dá)到了較高的水平。
【關(guān)鍵詞】：室內(nèi)定位 非視距傳輸 多徑傳輸 線性調(diào)頻信號 波達(dá)方向估計
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN911.7
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 室內(nèi)定位系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3 研究意義16
• 1.4 研究內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)16-17
• 1.5 文章結(jié)構(gòu)安排17-19
• 第二章 室內(nèi)定位理論研究現(xiàn)狀19-42
• 2.1 室內(nèi)定位問題概述19-22
• 2.2 室內(nèi)定位的信道模型研究22-27
• 2.2.1 基于RSS的信道模型22-23
• 2.2.2 基于TOA的信道模型23-24
• 2.2.3 基于TDOA的信道模型24
• 2.2.4 基于DOA的信道模型24-25
• 2.2.5 分布式模型25-26
• 2.2.6 位置指紋模型26
• 2.2.7 Ray-tracing模型26-27
• 2.2.8 多徑的持續(xù)模型27
• 2.2.9 人體的影響27
• 2.3 定位算法研究27-34
• 2.3.1 TOA定位算法27-29
• 2.3.2 TDOA定位算法29-32
• 2.3.3 DOA定位算法32-33
• 2.3.4 混合定位算法33
• 2.3.5 位置指紋模型的定位算法33-34
• 2.3.6 減小非視距誤差的算法34
• 2.4 位置參數(shù)估計34-41
• 2.4.1 TOA估計方法34-36
• 2.4.2 DOA估計方法36-41
• 2.5 本章小結(jié)41-42
• 第三章 基于虛擬基站的TOA、DOA室內(nèi)信道模型及定位算法42-58
• 3.1 引言42
• 3.2 虛擬基站的建立42-49
• 3.2.1 基本原理43-45
• 3.2.2 復(fù)雜環(huán)境下虛擬基站的建立45-49
• 3.3 可能的移動終端位置的篩選49-50
• 3.4 位置估計算法50-53
• 3.5 仿真實(shí)驗(yàn)53-57
• 3.6 本章小結(jié)57-58
• 第四章 基于虛擬基站的TOA室內(nèi)信道模型58-66
• 4.1 引言58
• 4.2 虛擬基站的建立58-61
• 4.2.1 直射路徑和透射路徑59
• 4.2.2 反射路徑59-60
• 4.2.3 繞射路徑60-61
• 4.3 位置估計61-62
• 4.4 仿真實(shí)驗(yàn)62-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 第五章 虛擬基站方法的性能分析66-78
• 5.1 引言66
• 5.2 定義66-70
• 5.2.1 CRLB66-69
• 5.2.2 GDOP69-70
• 5.3 基于TOA建立虛擬基站方法的CRLB和GDOP70-72
• 5.4 基于TOA和DOA建立虛擬基站方法的CRLB和GDOP72-75
• 5.5 仿真實(shí)驗(yàn)75-77
• 5.6 本章小結(jié)77-78
• 第六章 室內(nèi)環(huán)境下寬帶chirp多徑信號的短快拍DOA估計78-95
• 6.1 引言78-79
• 6.2 問題描述79-80
• 6.3 空間重采樣算法80-81
• 6.4 FrFT概述81-84
• 6.5 IAA的改進(jìn)算法84-86
• 6.5.1 能量重心譜校正方法84-85
• 6.5.2 能量重心譜校正仿真實(shí)驗(yàn)85-86
• 6.6 FrFT-IAA算法86-92
• 6.7 FrFT-IAA算法仿真實(shí)驗(yàn)92-94
• 6.8 本章小結(jié)94-95
• 第七章 總結(jié)與展望95-97
• 7.1 全文總結(jié)95-96
• 7.2 研究展望96-97
• 參考文獻(xiàn)97-113
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明113-115
• 致謝115-116

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4 樸艷;袁超偉;;無線定位的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用[J];通信世界;2007年40期

5 程建軍;王長林;;列車無線定位方法初探[J];鐵道通信信號;2008年02期

6 唐承佩;唐焯宜;;基于多頻異構(gòu)技術(shù)的無線定位關(guān)鎖設(shè)計[J];制造業(yè)自動化;2011年04期

7 余麗群;;無線定位在井下監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J];信息與電腦(理論版);2011年03期

8 鄒杰;李珊君;陳曉明;;一種改進(jìn)的室內(nèi)無線定位算法[J];計算機(jī)工程;2011年14期

9 周光發(fā);;基于無線定位的行李監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J];微處理機(jī);2011年05期

10 張應(yīng)芳;;無線定位數(shù)據(jù)處理模型與實(shí)現(xiàn)[J];電子世界;2014年05期

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1 孫玉霞;吳樂南;;停車場中車輛的無線定位[A];全國第十五屆計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2003年

2 陳朝;昂志敏;;一種新的降低非視距誤差影響的無線定位算法[A];計算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)展·2007——全國第18屆計算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用（CACIS）學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

3 張平;魯昌華;韓江洪;張建軍;;CDMA系統(tǒng)移動終端無線定位綜述[A];2004全國測控、計量與儀器儀表學(xué)術(shù)年會論文集（下冊）[C];2004年

4 黃海;;Zigbee技術(shù)在無線定位領(lǐng)域的應(yīng)用[A];2009全國計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

5 董雯霞;鄧平;;CDMA無線定位算法及性能分析[A];四川省通信學(xué)會2006年學(xué)術(shù)年會論文集（二）[C];2006年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 本報記者　　高麗華　朱長城;上海: 用無線定位城市[N];計算機(jī)世界;2006年

2 王宏星;3G時代攻略顯形[N];中國旅游報;2004年

3 海洋 馬揚(yáng);我國自主研發(fā)出健康實(shí)用的新型“黑板”[N];大眾科技報;2007年

4 本報記者 計育青;無線定位走來gpsOne[N];中國電子報;2002年

5 本報記者劉影;收購城市通新世界數(shù)碼基地?zé)o線定位服務(wù)市場展拳腳[N];中國經(jīng)營報;2002年

6 閆冰;賦予室內(nèi)無線定位新的意義[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2009年

7 清華大學(xué)信息網(wǎng)絡(luò)工程研究中心 陳榮第;Mesh定位業(yè)務(wù)面臨挑戰(zhàn)[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2007年

8 ;指點(diǎn)無線熱門技術(shù)[N];人民郵電;2001年

9 雷震洲;無線通信六大技術(shù)熱點(diǎn)[N];人民郵電;2001年

10 董曉偉 趙 紅;復(fù)印紙也能“破案”了[N];大眾科技報;2003年

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1 劉德亮;室內(nèi)環(huán)境下無線定位關(guān)鍵技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2015年

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1 費(fèi)先江;基于RFID技術(shù)的室內(nèi)無線定位識別系統(tǒng)的研發(fā)[D];華南理工大學(xué);2015年

2 董光玉;一種基于指紋庫的新型室內(nèi)無線定位算法的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D];大連理工大學(xué);2015年

3 袁興中;多傳感器融合定位技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2014年

4 秦川;無線定位網(wǎng)絡(luò)中的功率頻譜聯(lián)合分配研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 琚波;基于電平信號的LTE MR定位方法研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

6 吳道榮;用于無線定位的濾波算法研究[D];中國計量學(xué)院;2015年

7 徐小東;基于無線定位及無線通訊的礦井交通信號系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2007年

8 葉蔚;室內(nèi)無線定位的研究[D];華南理工大學(xué);2010年

9 解群;應(yīng)急指揮系統(tǒng)中無線定位服務(wù)技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2004年

10 安晶;基于粒子濾波方法的蜂窩無線定位研究[D];吉林大學(xué);2007年

  本文關(guān)鍵詞：室內(nèi)環(huán)境下無線定位關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：299630