基于最优化理论的抗nlos算法的研究

《基于最优化理论的抗nlos算法的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于最优化理论的抗NLOS算法的研究摘要：在蜂窝网络坏境中，由于受多径、非视距传播、噪声、干扰等多种不利I大I素的综合影响，使TDOA、TOA、AOA等与移动台位置有关的电波特征测量值不可避免地岀现较大的误差，从而使各种定位算法的性能显著下降，造成移动台位置佔计出现较大的误弄。为此，木文针对提高蜂窝网络移动定位精度这一核心问题，以TOA定位算法为基础，以ALE(averagelocationerrors)为定位精度标准，进行了基于最优化理论的定位算法改进研究。关键词：到达时间(TOA),非视距传播(NLOS),目标函数，约束条件，最优化理论，平均定位误斧(ALE)

2、第一节绪论A.移动台定位方案概述移动台的空间坐标是三维的，但在实际的应用中，绝大多数情况下，移动台的位置高度与其到各基站的水平距离相比可忽略不计，凶而现有的各种移动定位算法都是基于二维平面坐标的，并且算法可以由二维坐标直接推广到三维坐标。口前对移动台定位的需求主要是在保证具有一定的精度和可靠性的条件下提供移动台的位置坐标，对于移动台的运动速度和方向等信息还没有明确的要求。由于用户需要得到定位服务的场合主要集中在市区，移动台多数处于低速运动状态，在短吋间内位置坐标的改变不会太大，因此，只提供移动台的位置信息是可以基本满足用户需求的。定位功能的实施应充分利用蜂窝网络和

3、GPS等可以利用的资源，并尽可能少地影响网络的原有功能和减少用户的支岀成本。在蜂窝网络屮，根据进行定位估计的主体的不同，对移动台的无线定位方案分为以下三类：基于移动台的定位方案，基于蜂窝网络的定位方案及GPS辅助定位方案。B.移动台基本定位技术:场强定位法：这种方法是通过检测接收信号的场强值、利用已知的信道衰落模型及发射信号的场强值估算出收发信机之间的距离，通过求解收发信机之间的距离方程组，即能确定目标移动台位置。在蜂窝网络中只耍在移动台对丽向链路多个基发射信号进行场强测量或在多个基站对反向链路移动台发射信号进行场强测量，再根据有关定位算法求解测距方程组，就能计算

4、出移动台的估计位置。基于电波传播时间(TOA)或时间差(TDOA)的定位法:该方法是通过测出电波从发射机传播到多个接收机的传播时间(TOA)或时间弟(TDOA)来确定目标移动台的位置。对于TOA方法，收发信机Z间的距离可通过测出的电波传播时间获得，和场强法类似，利用相位测量、脉冲测量或扩频测距技术等多种技术进行多个TOA测量，再根据有关算法求解测距方程组，就能计算出口标移动台的估计位置。对于TDOA方法，可通过直接计算TOA差值或通过GCC技术等方法得到TDOA测量值，一个TDOA测量值对应的是以两个接收机为焦点的一对双曲线，多个TDOA测量值对应的多条双曲线的交

5、点即为目标移动台的估计位置。这两种方法也是各种蜂窝网络屮主要研究采用的定位方法。基于电波入射角(AOA)的定位法：电波入射角(AOA)方法是通过基站接收机天线阵列测出移动台发射电波的入射角，从而构成一根从接收机到移动台的径向连线，即方位线。利用多个接收机捉供的AOA测量值，按AOA定位算法确定多条方位线的交点，即为待定位移动台的估计位置。混合定位法：这种方法是利用上述两种或多种不同类型的信号特征测量值，如TOA/AOA.TDO/AOA、TDOA/TOA进行定位估计。通过对上述定位方法特点的分析比较，可以发现场强定位法比较简单，且在蜂窝网络中场强测量值己应用于小区切

6、换、功率控制等操作，但由于受多径衰落和阴影效应的影响，使得其定位精度较差；AOA定位法虽有一定精度，但要求接收机具有高精度的智能天线阵列，系统设备复杂，且只能从反向链路定位；TDOA和TOA定位法在蜂窝网络中实现相对容易，也能达到较高糟度，因此这两种方法，特别是TDOA定位法，受到了更多的重视；混合定位法则能吸收不同定位法的优点，但需提供不同的信号特征测量值。A.影响定位精度的主要原因及对策在蜂窝网络中为了提高对移动台的定位精度，除了研究对信号特征测量值误差具有良好鲁棒性的高精度定位算法外，还需研究造成测量误差的主要原因，寻找其对策。在蜂窝网络屮由于非理想的信道环

7、境，使得移动台和基站之间多径传播，非视距(NLOS)传播普遍存在，这些因素都会使检测到的各种信号特征测量值出现误差，从而影响定位精度。如何采取适当措施降低这些因素的影响，得到准确的信号特征测量值，是提高定位精度的关键，也是移动台定位技术需研究的重要课题。1.多径传播是引起以上各种信号特征测量值岀现误差的基本原因。对TDOA和TOA定位法來说，即使在MS和BSZ间电波可以视距(LOS)传播，多径传播也会引起时间测量误差。凶为基于互相关技术的吋延估计器的性能会受多径传播的影响，当反射波到达时间与直射波在一个码片间隙内时更是如此。目前己出现了多种对付多径传播的方法，如何

8、对这些方法