基于超宽带信号的混合室内定位技术研究

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1、单位代码：10293密级：公开硕士学位论文论文题目：基于超宽带信号的混合室内定位技术研究学号1011020812姓名苏翔导师张业荣教授学科专业电磁场与微波技术研究方向无线通信与电磁兼容申请学位类别工学硕士论文提交日期2014.2.17万方数据StudyofIndoorPositioningAlgorithmsBasedonaHybirdofRSSIandTDOARangeTechnologiesThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngin

2、eeringBySuXiangSupervisor:Prof.YerongZhangApril2014万方数据南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。研究生签名：_____________日期：______

3、______南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名：____________导师签名：____________日期：_____________万方数据摘要室内定位系统在当今社会生产生活中的作用日益显现。超宽带（UWB）技术在解决非视距

4、多径传播问题上有着独特的技术优势，同时其在设备部署成本，发射功耗等方面也具有相当多的优势。因此将超宽带（UWB）技术作为室内定位系统的主要技术具有极高的应用价值。本文以UWB技术作为室内定位系统的主要技术手段。超宽带室内定位系统主要分为两大部分：距离测定部分和精确定位部分。本文的主要工作如下：测距部分中，一般有基于接收信号强度（RSSI）、基于信号时间到达（TOA）、基于到达时间差（TDOA）和基于信号到达角（AOA）四种测距方法。通过分析对比以上四种方法的特点，本文选择基于接收信号强度和基于信号时间到达两种方法混合使用完成测距工作。通过设定规则判别移动台（MS）与接收

5、基站（BS）间信号传播方式（视距内传播或非视距内传播）：若为视距内（LOS）传播方式则采用TOA方法得到距离估计值；若为非视距内传播（NLOS）方式则选择使用RSSI方法测得距离估计值。通过混合使用两种测距方法，可有效提高测距精度，并且可以增强系统适用性和简化计算。定位部分中，质心法在估计MS位置中应用广泛。本文提出一种基于质心法的改进加权质心算法。通过使用在测距部分中获取的数据，本文采用圆周法来估计MS的位置，同时根据各个BS在定位过程中的作用，对BS设定相应的权重系数，最终计算出MS的估计位置。仿真实验结果表明本文所提出的基于RSSI和TOA混合定位的UWB算法可以

6、减小环境噪声和室内多径传播对室内定位精度的影响。相较于传统质心法可以有效地提高定位精度，同时与单独使用RSSI或者TOA方式相比，此方法可以增强系统适应性，减少部署BS的数量。仿真结果表明本文提出的定位算法取得了较好的定位性能。关键词:室内定位，UWB，RSSI，TDOA，加权校正，非视距I万方数据AbstractIndoorpositioningsystemplaysmoreimportantroleintoday’ssociety.Ultra-wideband(UWB)technologyinsolvingtheproblemofnon-line-ofmultipa

7、thpropagationhastheuniqueadvantages,atthesametimeitalsohasconsiderableadvantagesindevicedeploymentcost,powerconsumptionandsoon.Thereforeultrawideband(UWB)hasaveryhighvalueasamajorindoorpositioningsystemtechnology.Inthisthesis,UWBtechnologyisusedastheprimarymeansofindoorpo