超宽带网络中室内人员被动式定位技术研究

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随着信息科技的不断发展,基于位置的服务已经渗透到各个行业领域。室内定位是实现全方位位置服务的有效保障。相对于室外的信道环境,室内中的物体以及建筑本身等会导致信号的多径传输,因此,室内的传播信道更加复杂,多径干扰是导致室内定位结果不准确的重要因素。超宽带技术具有超高的时间分辨率,以及穿透或绕开障碍物等特点,更适用于室内物体及人员的高精度定位。现今大多的研究是超宽带主动式定位,本文主要研究超宽带网络中的室内人员被动式定位问题。  本研究针对超宽带网络中室内人员被动式定位问题,在研究当前的超宽带多径信道模型的基础上,提出适用于场景下的信道模型。由于人员目标本身具有的周期性呼吸、心跳,这种低频运动会导致其引起的信号传输路径具有时变特性。因此,本文综合地考虑环境中信号多径传输的组成部分以及上述信道的时变特性,提出了多径信道冲激响应模型,并且基于时域一致性绕射理论以及射线跟踪建立了确定性模型,模型中将人员目标建模为矩形叶片,经过人员目标的信号传输方式建模为绕射。根据研究的超宽带信道模型,提出了一种基于超宽带信号到达时间的室内人员被动式定位算法,实现了单目标与双目标定位。首先,定位算法利用无人员时接收信号的先验知识,提取与人员有关的接收信号;其后,估计人员所在信号传输路径的到达时间;最后,计算各路接收信号的传输距离,采用加权最小二乘算法对目标进行位置估计。根据所提的确定性模型建立室内人员被动式定位仿真场景。仿真结果表明,所提算法单目标定位结果以90%的概率低于0.3米,均方根误差为0.7米;双目标的定位结果以78%的概率低于2米,均方根误差为2.1米。所提算法较好地实现了单目标、双目标定位。
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