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1、基于马尔可夫链蒙特卡罗算法的无线电定位第31卷第l期2010年3月上海海事大学JournalofShanghaiMaritimeUniversityVo1.3lNo.1Mar.2010文章编号:1672—9498(2010)ol一0087.04基于马尔可夫链蒙特卡罗算法的无线电定位张敬平(上海戏剧学院多媒体虚拟合成重点实验室,上海200040)摘要:为实现在多媒体舞台剧中真实空间的目标与多媒体背景的虚拟空间元素间的互动,进行无线电测向定位建模,利用马尔可夫链蒙特卡罗算法进行仿真.实际应用表明,该方法可通过驱动多媒体舞台背景的
2、虚拟场景元素的位置和形态的变化,实现真实空间与虚拟空间的互动.关键词:无线电定位;目标跟踪;马尔可夫链蒙特卡罗方法;粒子滤波中图分类号:TP391;TN912.2文献标志码:AWirelesslocationbasedonMarkovchainMonteCarloalgorithmZHANGJingping(MultimediaVirtualSimulationLaboratory,ShanghaiTheatreAcademy,Shanghai200040,China)Abstract:Inordertorealizethe
3、interactionbetweentherealspatialgoalandvirtualspaceelementofthemultimediabackgroundinthemultimedialivingtheaters,awirelesslocationmodelisbuilt,andtheMarkovchainMonteCarloalgorithmisappliedinsimulation.Theapplicationshowsthattheinteractionbetweentherealspaceandvirtu
4、alspacecanbeachievedbychangingthelocationandshapeofthevirtualspaceelementofthemultimediabackground.Keywords:wirelesslocation;objecttracking;MarkovchainMonteCarloalgorithm;particlefilter0引言实时定位系统是新兴的室内定位应用系统,目前主要的实现方法包括测量信标无线电信号传输时间,信号传输角度以及信号强度等.其中,测量无线信标的信号传输角度(An
5、gleOfArrive,AOA)是重要的方法之一,被广泛应用于雷达信号跟踪,目标跟踪以及目标定位中.本文主要利用马尔可夫链蒙特卡罗算法,给出AOA定位方法的目标定位,应用于多媒体舞台剧中目标的跟踪定位,实现真实空间的目标与多媒体背景的虚拟空间元素间的互动.1无线电测向定位问题建模粒子滤波是个实现递归的贝叶斯滤波(Bayesianapproach),其中最重要是使用马尔可夫链蒙特卡罗(MarkovChainMonteCarloalgorithm,MCMC)算法.MCMC算法广泛使用于雷达信号跟踪,目标跟踪以及目标定位中.对于信
6、号噪声符合正态分布的模型,卡尔曼滤波(Kalmanfilter)是最佳的处理方法.但是,卡尔曼滤波在处理观测模式噪声不符合正态分布的情况时,往往结果不够理想.1.J设现有1个通过无线电实现的目标跟踪系统,被跟踪者携带1个无线信号发生源,原地不动的跟收稿日期:2009-11—18修回日期:2009—12—25作者简介:张敬平(197l～),男,江西九江人,讲师,硕士,研究方向为多媒体技术,(E—mail)PP0404@163.eotrl88上海海事大学第3l卷踪者用有向天线测量被跟踪者的位置.由于跟踪者原地不动,只能测量出被跟
7、踪目标的方位即角度.根据已知目标开始的位置和运动方向,速度,要求能够估计目标的位置坐标(,Y).由于人很难按直线行走,速度的方向和大小总在变,需用非线性方法求目标的位置坐标.图1所示为目标,跟踪定位模型.图1目标,跟踪定位模型由图1可建立数学模型_厂()={(,Y),,Y}(1)式中)为t时刻的状态,即运动目标的位置和速度方向.在本例中,状态转换符合一定的规律,即存在不变形的函数-厂()=)(2)显然,系统的状态转变符合Markov过程,即,的状态只取决于,应用概率密度函数表示,得P()=P(l0一1):P(I一1)(3)实
8、际不存在理想的不变形函数,因此,系统实际的转换表示为X)=(川)+(4)式(4)即为系统转换函数,式中:为1个随机干扰或者其他很难用函数来描述的分布.被跟踪目标不可能保持匀速直线运动,总会走偏或快慢发生变化.另外,需要考察测量模型.从该例可知系统有1个测量角度的方法.实际中,这些测量总是存
