室外定位和导航的发展已经日臻成熟,随着军事需求的不断提高,隐身技术显得尤为重要,远场信号的无源定位在军事上有着不可估量的作用,引起了学术界和军事界的广泛关注,这种技术要求探测者本身不发射信号,被动接收其他信号源,从而探测运动目标。随着人们物质生活水平的不断提高,更加方便快捷的到达室内目的地需求也在不断增加,由于传统的卫星信号在室内显得捉襟见肘,不能用于室内,于是室内定位和导航成为了众多专家学者的研究方向,并且也取得了阶段性的成果,但真正的实用系统尚未在市面上广泛推广。本文结合上述问题主要研究了基于群智感知的室内定位和导航问题、基于远场信号的无源定位问题和基于超宽带(UWB)定位和导航的问题,本文的主要工作与贡献包括以下三个方面:1.研究了基于群智感知的室内定位和导航策略问题。大多数室内导航技术需要提供建筑物的结构图,但在实际应用中很难得到这些结构图。因此,我们在窄带物联网(NB-IoT)中应用计算迁移策略,设计了一个基于地磁的无建筑物结构图室内定位和导航系统。此系统将室内定位和导航分为两部分:信号指纹库的构建和用户导航。首先,导航器对导航路径进行信号采集,并将原始信号传输到云服务器,构建指纹数据库。其次,用户可以根据实际情况选择在线导航或离线导航。在选择离线导航时,用户将采用动态时间规整(DTW)算法进行指纹匹配。当用户希望获得更好的导航效果时,会选择在线导航。在这种情况下,导航系统将用户的采样数据迁移到云平台,然后云平台使用粒子滤波(PF)算法匹配地磁信号的指纹,并将计算结果发送给用户,以指示用户的移动方向。当多个用户从同一起点通过不同路径到达同一目标时,用户实时上传位置信息给云平台,云平台将分析得到的数据,经过优化后重新规划路线,且用户之间也可以进行通信,互相知道位置信息。实验结果表明,该方法是有效的,定位和导航误差仅为5厘米。2.研究了基于远场信号的无源定位策略问题。在远程目标跟踪系统中,运动目标位置估计的精度至关重要。传统的无源定位方法对高信噪比的信号具有良好的定位性能,但对低信噪比的微弱信号的定位效果较差。在实际应用中,无源定位信号通常具有较低的信噪比。为了提高定位精度,提出了一种新的多普勒频率、波达方向和时延联合估计方法。该方法包括四个步骤:第一步是通过小波去噪来提高接收信号的信噪比,即设计一个新的小波阈值函数来降低噪声,从而达到较高的信噪比。第二步是利用合适的电路模块和简单的时域数学变换提取多普勒频率,以降低计算复杂度。具体来说,我们利用同步电路来精确控制本振信号的输入,进而精确地获得多普勒频率。第三步是利用简单的数学运算以及多普勒频率和到达方向(DOA)之间的关系估计DOA。3.研究了基于UWB的定位和导航策略问题。在智慧物联网高速发展的今天,UWB应用于室内定位和导航得到了广泛应用。我们采取高速脉冲时间同步,提出了双边双向(DS)测距方法,并利用DW1000搭建UWB目标(标签)的定位和跟踪系统。同时,为了减小定位和导航误差,提出了曲线拟合的方式减少定位误差,将拟合公式写入程序,从而提高定位和导航的精度。实验证明,这种方式比直接利用高频脉冲定位更有效。