一种新的基于二阶统计量的室内定位方法

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1、一种新的基于二阶统计量的室内定位方法饶中初1，2，郭贤生2（1.同方电子科技有限公司，江西九江332007；2.电子科技大学电子工程学院，四川成都610054）摘要：为了解决复杂室内环境下的近场源定位问题，利用室内小型天线阵列，提出一种近场多径模型下的协方差矩阵匹配及信号子空间匹配定位方法，较好地解决了传统近场源定位算法中无法解决的多径传播问题。一方面，该方法改善了室内定位环境中由于模型失配引起的定位性能恶化问题；另一方面，它也为近场多径环境下的目标定位提供了一种新的解决思路。仿真结果表明，该算法不仅在定位精度上有了较大改善，而且

2、在定位成功概率方面具有较大优势。.jyqk×20m×3m的区域进行，参考位置的索引如图2所示，发射终端放置在地板上，每个格点之间的距离为1m。均匀圆阵半径R=2λ,该圆阵配备了12根天线。考虑加性高斯白噪声环境，仿真中包含了1个直达信号和3条多径信号，3条多径的复衰减系数分别是(0.4+0.8j),(-0.3-0.7j),(0.5-0.6j)。500次蒙特卡洛实验运用于不同信噪比下测试算法的性能。信噪比的变化为-10~8dB，实验快拍数为500，测试点的位置在区域中随机选取。图3给出了传统基于接收信号强度（RSS）的定位方法、基于

3、协方差矩阵匹配的定位方法、最大似然定位方法以及基于信号子空间匹配的定位方法的定位误差曲线。从图3可以看出，基于协方差矩阵匹配和子空间匹配的定位方法比传统的RSS方法具有更高的定位性能。这两种方法定位的均方根误差接近于最大似然估计的定位结果。同时，细节性分析可以发现，子空间匹配方法的定位性能要优于协方差矩阵匹配定位方法，这是因为和协方差矩阵比较而言，协方差矩阵进行特征分解获取的信号子空间存储了信号的主要信息，能更有效地对抗多径传播及环境变化引起的信道时变特性。另外，由于传统RSS方法只能提供接收信号强度信息，而接收信号强度只是协方差

4、矩阵的对角线元素的值，对协方差矩阵的非对角线元素，基于RSS的定位直接舍去这些携带大量信道环境信息的数据，其定位精度较完全利用其他自相关值的自相关矩阵匹配方法大大降低。从图3还可以看出，随着信噪比的增加，本文提出的协方差矩阵方法和子空间匹配定位方法的定位性能几乎和最大似然估计方法的定位结果重合，这也说明了本文提出方法的有效性。为了进一步验证本文所提出方法的定位性能，图4给出了不同信噪比下几种方法的定位成功概率比较结果。值得说明的是，图中成功概率的定义为：从图4可以看出，本文所提方法在SNR较大时，其成功概率较高，当信噪比为0dB时

5、，定位成功概率大于98%。5结论本文主要介绍了多径模型下的近场源定位问题，利用子空间匹配和协方差匹配方法解决了传统近场源无法解决多径传播的情况。仿真结果表明，本文所提算法不仅在定位精度上有了较大改善，还在定位成功概率方面具有较大优势。.jyqkitterlocationandsignalparameterestimation[J].IEEETransactionsonAntennasandPropaga?tion，1986，34（3）：276?280.[2]ROYR，KAILATHT.Esprit?estimationofsign

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