基于TDOA和AOA定位系统的研究和应用.pdf

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1、第1期电光系统No．12014年3月ElectronicandElectro—opticalSystemsMar．2014基于TDOA和AOA定位系统的研究和应用郭琨中国电子科技集团公司第二十七研究所，郑州450047摘要：文章在定位算法的分析基础上，针对定位信号的选择做了简要分析。利用AOA角度测量和TDOA到达时差测量技术，通过实际试验数据分析，验证了这两种算法组成定位系统的精度满足要求。关键词：定位信号；角度测量；到达时差测量中图分类号：TN98文献标识码：AResearchandApplicationBased0nTDOAandA0ALocationSystemGUOKun(Th

2、e27thResearchInstituteofChinaElectronicsTechnologyGroupCorporation，Zheng~hou450047，China)Abstract：Thechoiceoflocatingsignalisbrieflyintroducedonthebasisoftheanalysisoflocalizationalgorithminthispaper．Byanalyzingexperimentaldata，itprovesthattheaccuracyoflocalizationsystemconsistingofthesetwoalgori

3、thmsmeetstherequirementaccordingtoAOAandTDOA．Keywords：LocatingSignal；AngleMeasurement；MeasurementofTDOA仿真的结果，证明该蜂窝定位方法对定位精度的1引言优越性和稳定性。近年来，随着无线通信技术的发展，新兴的无2定位系统传输信号的选择线网络技术在Et常生活的各个方面得到了广泛应用，对移动定位技术的研究越来越引起人们的强目前，有多种信号可以用于信息传输，例如红烈关注，使基于无线网络的定位技术得到了巨大外(IR)的，超声波，射频(RF)等，而射频技术又可的发展。以细分为窄频，无线(Wi—Fi)

4、网络和超宽频目前主要的定位技术是GPS定位，但是GPS(UWB)，毫米波技术等。其中红外信号的频率很定位必须依靠通信卫星才能实现对移动目标的定高，脉冲很短，使用红外作为信息传输有很高的精位，定位精度根据地域不同也会有差异性。AOA确性，但是红外信号无法穿透障碍物，对于障碍物定位技术应用广泛、精度高、原理比较简单，但是比较多的空间，有很大的局限性。超声波的穿透这种信号到达角度定位技术抗电磁干扰性能差。能力比较弱，一般在10cm左右，普遍用于医疗系TDOA定位技术比较稳定，但是定位精度差。基于统成像，很少用于定位系统。相对于红外和超声这两种定位技术的优缺点，使用AOA和TDOA组波技术，超宽

5、带信号除了拥有两者比较高的精确成蜂窝网络，建立一个联合的定位系统，从而提高性外，还有比较好的穿透性，可以穿透多层墙壁，系统的定位精度。这些特征使得超宽带技术的应用领域广泛，如表1本文中利用这两种定位方法，即到达时差所示。TDOA和到达角AOA定位方法，使用超宽频信号传统的射频系统一般频率单一或者带宽很作为无线传输信号，对定位原理做简要阐述，根据窄，所以我们通常称之为窄带系统。窄带信号在作者简介：郭琨(1989一)，男，工程师，毕业于郑州轻工业学院，研究方向：软件开发、软件测试及软件算法设计。总第148期郭琨：基于TDOA和AOA定位系统的研究和应用时域上相对于超宽带信号的短脉冲信号发射时

6、问为到达时间的差异给信号接收系统增加困扰。极较长。能够发射短脉冲赋予了超宽带信号相对于短脉冲信号极少有机会累加，所以即使在高度反窄带信号的以下优点：射性的环境中也能表现优异成为超宽频系统的一(1)非常高的测量精度大特征；超宽频系统的测量精度可以达到10cm以(3)超宽频系统能够同时跟踪非常大量的定下，而窄带系统的精度通常要超过1In；位端机(2)在复杂电磁环境中表现优异短脉冲发射时间极短，意味着他们各个定位例如在建筑物，工厂和轮船中，由于墙壁等各端机发出的信号可以同时存在于空中而不会相互种障碍物的存在，电磁波多次被反射，反射信号和冲突，所以使用超宽频每秒钟可以跟踪成千上万原始信号可能会相

7、互累加和相互抵消，也可能因个定位端机。表1各种信号性能比对表类别频率带宽精度穿墙能力抗反射波干扰能力超声波很高很宽很高很好红外很高很宽很高无很好电超宽频高很宽很高好很好磁射窄带中窄差极好差波频传统扩信号强度中中差很好中频抵达时间中中中很好中通过对各种信号性能的分析，利用超宽带信号比较高的精确性、穿透性，结合到达时差TDOA4定位算法和到达角AOA定位方法，采用超宽带信号可以满足硬件设计的要求。4．1AOA的测量在三维坐标系中，建立两