基于超宽带信号的混合室内定位技术研究

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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。
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