多径环境下基于凸优化的无源标签室内定位算法研究

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1、多径环境下基于凸优化的无源标签室内定位算法研究ResearchonPassiveTagIndoorLocalizationAlgorithmBasedonConvexRelaxationinMultipathEnvironment学科专业：电路与系统作者姓名：苗新龙指导老师：马永涛副教授天津大学微电子学院二零一七年十一月摘要随着射频识别技术的发展，无源超高频RFID定位系统凭借其易部署、低成本越来越受到人们的关注。但是室内定位环境复杂，无线信号传播受地面、天花板、障碍物的影响严重，阅读器接收到的信号是多径叠加的结果，大

2、大降低了阅读器与标签之间的测距误差，进一步降低了定位精度，研究缓解多径传播对定位精度的影响具有重要意义。在经典的室内信道模型的基础上，本文研究了室内无源超高频RFID的多径信道模型。为了缓解多径传播对定位精度的影响，利用阅读器发送的多个频率信号进行测距，在分析测距误差的分布后，将测距误差等效为高斯分布，建立阅读器与标签之间的距离估计模型。为了求解出待定位标签的位置，本文分别利用半定规划和二阶锥规划将定位问题转化为凸优化问题，首先将定位问题转化为优化问题，然后将非凸的目标函数等效转化为凸函数，假设距离估计误差在高斯分布的

3、整数倍标准差范围内，并作为约束条件添加到凸优化问题中。最后分别提出了基于半定规划的定位算法和基于二阶锥规划的定位算法。当凸优化问题不存在可行解时，松弛约束条件以求得待定位标签的坐标。仿真结果表明，本文提出的定位算法在室内复杂多径环境下的定位精度优于传统的定位算法。关键词：无源超高频，射频识别，多径信道，多频率相位差，半定规划，二阶锥规划IABSTRACTWiththedevelopmentofradiofrequencyidentificationtechnology,passiveUHFRFIDlocationhas

4、beenconcernedbecauseofitseasydeploymentandlowcost.However,indoorpositioningenvironmentiscomplex,wirelesssignalspropagationisseriouslyaffectedbytheground,ceilingandobstacles.Thesignalreceivedbythereaderistheresultofmultipathoverlay,whichgreatlyreducetherangingerr

5、orbetweenthereaderandthetagtofurtherreducethepositioningaccuracy.Theresearchtomitigatetheimpactofmultipathpropagationonthepositioningaccuracyisofgreatsignificance.Basedontheclassicindoorchannelmodel,theindoorpassiveUHFRFIDmultipathchannelmodelisproposed.Inordert

6、omitigatetheimpactofmultipathpropagationonthepositioningaccuracy,themultiplefrequencysignalssentbythereaderareutilizedtorange.TherangingerrorisequivalenttoaGaussiandistributionwiththeanalysisofrangingerror.Thenthedistanceestimationmodelbetweenthereaderandthetagi

7、sestablished.Inordertogainthelocationofthetag,thelocalizationproblemistransformedintoconvexoptimizationproblembysemi-definiteprogrammingandsecond-orderconeprogrammingrespectively.Firstly,thelocalizationproblemistransformedintoanoptimizationproblem.Then,thenon-co

8、nvexobjectivefunctionisequivalentlytransformedintoconvexfunction.ItisassumedthatthedistanceestimationerroriswithinanintegralmultipleoftheGaussiandistributionstandardd