基于单/多次散射路径识别的NLOS环境定位技术研究

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随着移动通信技术的迅速发展,社会生活在越发智能和便捷的同时,也需要对已有技术和服务不断地更新改进。定位服务作为一项基础而重要的服务,无时不在为人们的生活提供便利,定位服务的提供离不开移动端精确定位技术的支撑。为此,基于移动终端的各种定位技术受到了广泛的关注和研究。目前,现有定位算法在信号视距(LOS)传播的环境下已经能取得较好的定位性能;然而在非视距(NLOS)传播严重的环境下要实现移动终端的精确定位,却仍然面临着颇多挑战。为此,本文针对NLOS传播环境下的移动台定位问题开展研究,并研究其中涉及的单/多次散射路径识别问题。本文开展的主要工作如下:首先,查找和阅读了大量相关文献,对无线定位技术中利用散射体进行定位的算法进行了归纳与总结,将其归纳总结为两类,一类是基于散射体模型进行定位的算法,另一类是基于散射体和移动台几何关系进行定位的算法。现有算法均假设定位中只有单次散射路径,没有多次散射路径。为此,本文针对单/多次散射路径的识别问题进行研究与探讨,首先研究分析了两种经典定位算法在不同散射模型下的定位性能。其次,针对没有直射路径存在的NLOS环境定位问题,分析了一种基于各定位节点位置关系的TOA/AOA混合定位算法,并在其基础上提出了一种改进算法。该算法先对移动台的位置进行初始估计,再利用非线性优化方法对初始估计值进行二次优化,得到更靠近真实位置的定位结果。仿真结果表明,改进算法的定位误差明显减小,具有更好的定位性能。然后,对NLOS环境下单/多次散射路径的识别进行研究,提出一种基于移动台可能位置线的改进识别算法。该算法充分利用每一条散射路径,通过残差加权法对中间参考点进行计算,削弱多次散射路径对识别性能的影响,然后计算中间参考点到每条可能位置线的距离并求出每个距离对应的距离权重,再通过门限对单/多次散射路径进行识别判决。仿真结果表明,改进后的识别算法能获得更准确的参考点,路径正确识别率也提高。接着,针对单次散射体及移动台位置的定位问题,分析研究了一种基于多天线阵列的散射体定位算法,利用该算法求解出散射体的位置,然后将该散射体作为“虚拟基站”,实现对移动台的LOS定位。仿真结果表明,该方法能有效削弱由NLOS引起的定位误差。最后,本文对已经开展的工作进行了总结,对后续工作进行了展望。
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