一种基于相位差的高效距离估计算法-论文.pdf

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1、科技论文：一种基于相位差的高效距离估计算法一种基于相位差的高效距离估计算法胡雪伟吴国辉黄奇珊摘要：利用多频相位检测进行距离估计在工程领域有着广泛的应用，但使用中往往伴随有相位模糊问题，基于中国余数定理的多频相位检测距离估计算法可以解决这个问题，但却存在复杂度高或精确度低的问题。提出一种基于相位差的高效距离估计算法，将鲁棒中国余数定理用于距离估计，利用公共余数的最佳估计值得到距离的估计值，避免了大量运算。仿真结果验证了算法的有效性。关键词：距离估计；定位；相位模糊；中国余数定理(CRT)；鲁棒性高效，但得到的结果不是全局最优。l引言为解决

2、相位模糊和运算量大的问题，本文提在_尢线传感网络，如环境监控、卫生保健、出了一种全新算法，将基丁多载波的定位问题结构监测、军事情报¨】等的应用领域，网络节转化为鲁棒中国余数定理问题，之后进行鲁棒点的定位举足轻重。无线传感网络定位算法可估计。主要工作如下：讨论了相位解缠绕的基分为基_J：测距的定位算法和非测距的定位算法。本问题，并将其转化成中国余数定理问题；给在所有基于测距的算法中，基于相位检测的方出了利用中国余数定理的推广形式进行定位的法由于具有定位精度高且距离远的优点，有着方法；论证了所给定位方法能鲁棒估计的条件；广阔的应用前景【3】

3、。然而锚节点测量到的相位进行了仿真实验，仿真结果验证了所给方法的是以2n"为周期的，当真实的相位超过2x时，高效和鲁棒性。测晕只能得到其余数的部分，而关于2n的整2定位系统模型数倍不会体现出来，这也就是我们所说的相位模糊问题。无线定位应用场景中，设待定位节点到锚为解决相位模糊问题，文献【3]提出了一种节点的待估计距离为d。因为测量信号波长远基ufJ：搜索的算法；文献【10]提出了一种利用丢小于d，锚节点接收到的测量脉冲的相位将发番图办程处理不同载波相位的余数进行定位的生缠绕，因而不可避免地产生距离模糊问题。方法；文献[11]提出了一种利

4、用最小■乘法进为了解决距离模糊问题，通常采用多载波进行行相位扩展的方法。这些方法虽然解决了相位定位，即测量信号在多个载波上传输，锚节点模糊问题，但却存在效率不高的问题，如文献采用阵列天线接收。设各载波波长分别为【11]所提算法具有多项式时间复杂度；文献【3]，．．，为各载波相位，则d可以由以下，所提算法虽然运算量较小，但却存在定位精度同余方程确定j差的问题。为提高效率，文献[121和文献【13]提出了基于中国余数定理的定位算法，运算量三mo1，2，⋯(1)与搜索算法相当；文献【14]提出了一种中国余数定理的闭式求解方法，该方法比搜索算法

5、更设量化单位为，将上述同余方程的各系·ll·电信技术研究总第385期RESEARCHONTELECoMMUNICATIoNTECHNOLOGY2014年第3期数鼍化为整系数'则3鲁棒中国余数定理和定位算法NmodM，i=1，2，⋯，L(2)3．1鲁棒中国余数定理的距离估计其中，Ⅳ：一d，：丝，：互。将带有误差相位记为~),n-11=谚+△谚(6)N小于所有模的最小公倍数时，根其中，为噪声带来的误筹。定位问题可据CRT，可以由余数唯一确定Ⅳ。本文考虑CRT推广形式，即所有的模含有不为1的最大以归结为如何从带有误差的相位，，⋯，中公约数，且

6、除去该最大公约数后所得的余数鲁棒地估计d，该问题等价下如何从带肯误差两两互质，即M=MF，F，满足r。

7、会产生估计的误筹，时取整函数本身也会带其中，Ⅳ0和，．。分别由以下公式给出来误差。为了抵消这种误差，我们通过余数问的做差运算来实现。Ⅳo=(喜g)-l，Jc4首先，按照(8)得到公共余数。的估计值=r。=l／J，i=l，2，⋯，L(5)(1备L，^一)(8)其中，符号l·I代表下取整。则(4)中的qii=1，⋯，L的估计值g，i=1．．，L为受噪声影响，从实际中得到的，往往带有误差且为实数，传统CRT在实际应用中具有很gj『l雩]，i=1L，．⋯．，L㈩大的局限性。为CRT要求待求解的数为整数，则N。可估计为这也意味着余数都必须为整数；

8、另一方面，余数的很小误差会导致CRT恢复原数的误差很(、喜1，)，‘㈣大。为了解决这些问题，文献[3]、文献[12]和从而，Ⅳ可估计为文献[13]提出了鲁棒的中国余数定理。不同于传统的CRT，鲁棒的中国余数